مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شناسائی ترک خستگی در سازه‌های تیری شکل با استفاده از الگوریتم بهینه سازی اجتماع گربه

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه تبریز
2 دانشجوی کارشناسی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
چکیده
تشخیص به موقع وجود ترک درسازه ها، از رخ دادن خسارت جلوگیری می‌کند، لذا امروزه چالشی در ارائه روش‌های کارآمد در زمینه پایش سلامتی سازه‌ها وجود دارد. بسیاری از تحقیقات انجام شده، بر پایه شناسائی ترک در سازه‌ها بر پایه مدل‌هایی است که در آن از اثر بسته شدن ترک صرف نظر شده است که این امر سبب بوجود آمدن خطای قابل توجهی در شناسائی ترک می‌گردد. از آنجا که شناسائی ترک خستگی مشکل‌تر از شناسائی سایر عیوب می باشد، بنابراین هدف از این تحقیق ارائه الگوریتمی کارآ برای شناسائی ترک خستگی در تیرهاست که از المان‌های مهم انواع سازه‌ها می‌باشند. بدین منظور برای محاسبه دقیق فرکانس های طبیعی تیر، از مدلی استفاده می‌شود که درآن ترک به صورت ترک خستگی و با رفتار باز و بسته شونده مدل شده است. سپس مسأله شناسائی پارامترهای ترک (مکان و عمق ترک) به صورت یک مساله بهینه‌سازی تعریف می‌شود که در آن هدف کمینه کردن اختلاف فرکانس‌های طبیعی محاسبه شده توسط مدل و فرکانس‌های طبیعی اندازه‌گیری شده می‌باشد. با انتخاب الگوریتم مناسب جهت شناسایی ترک، الگوریتمی از بین الگوریتم های فرااکتشافی انتخاب می شود تا بتواند تنها با استفاده از دو فرکانس طبیعی به شناسایی ترک بپردازد. از اینرو با بررسی های انجام گرفته، مساله بهینه سازی مورد نظر با استفاده از الگوریتم اجتماع گربه حل شده است. علاوه بر این به منظور صحه‌گذاری، نتایج بدست آمده به ازای پارامترهای مختلف ترک با نتایج حاصل از تست تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است که حاکی از دقت خوب روش پیشنهادی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Breathing crack identification in beam-type structures using cat swarm optimization algorithm

نویسندگان English

Reza Hassannejad 1
Shahin Tasoujian 2
Mohammad Reza Alipour 2
1 Assistant Professor of Mechanical Engineering-Faculty of University of Tabriz
چکیده English

Early crack detection in structures prevents the occurrence of damage. Therefore, there is challenge in the literature to provide efficient methods in the field of structural health monitoring. A lot of researches that have been done on the crack identification in structures, are based on the models which ignore crack closure effects that make a significant error in the crack identification. Since it is more difficult to identify breathing crack than other damages, the purpose of this research is providing an efficient algorithm to identify breathing crack in beam-type structures which are important elements in various types of structures. In order to calculate natural frequencies of the beam accurately, in this research the fatigue crack model is used, which considers crack as breathing one with opening and closing behaviour. Then the problem of identifying crack parameters (location and depth of the crack) is defined as an optimization problem with the aim of minimizing the differences between natural frequencies calculated by the model and measured natural frequencies. In order to choose an appropriate algorithm to identify breathing crack, algorithms among various meta-heuristic algorithms are selected, which is able to identify the crack using only two natural frequencies. Regarding the surveys conducted, the optimization problem is solved using cat swarm optimization (CSO) algorithm. Moreover, in order to validate, the results are obtained for different crack parameters, have been compared with those of experimental tests. The results indicate that the proposed method has good accuracy

کلیدواژه‌ها English

Crack detection
breathing crack
CSO algorithm