بررسی عملکرد الگوریتم فراکاوشی ژنتیک پارتو نیچ در ارزیابی آسیب سازه ها

سازه ها برحسب نوع کاربرد در معرض انواع مختلف بارگذاری از قبیل باد، زلزله، انفجار و ... قرار می گیرند. از طرفی به منظور افزایش طول عمر مفید سازه می بایست شرایط بهره برداری مطلوبی فراهم گردد. در اثر بهره برداری نامناسب، افزایش بیش از حد بارگذاری، تغییر در سختی سازه در اثر عیوب ماده و آسیب های های ایجاده شده، باعث می شود که سازه از شرایط طراحی خود دور شده و در حاشیه ناایمن و خارج از طرح قرار گیرد. بنابراین ارزیابی به موقع آسیب جهت مقاوم سازی و ایمن سازی برای افزایش طول عمر مفید سازه امری بسیار مهم تلقی می گردد. از این رو، در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از مفاهیم آنالیز ارتعاشات و روش اجزاءِ محدود رویکردی نوین و قدرتمند جهت ارزیابی آسیب در سازه تبیین گردد. متعاقباً از روش الگوریتم فراکاوشی ژنتیک پارتو نیچ به منظور محاسبه و بهگزینی موقعیت هندسی محل آسیب و شدت آسیب در سازه های تیر پیوسته فولادی و همچنین تیر یکسرگیردار استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی آسیب در تیر پیوسته فولادی نشان داد که روش پیشنهاد شده در این پژوهش دارای قابلیت بسیار بالایی به منظور موقعیت یابی و تشخیص شدت آسیب در سناریو خسارت متعدد را دارد. بعلاوه، نتایج حاصل از این پژوهش برای تیر یکسرگیردار با نتایج مشابه آزمایشگاهی یانگ و هونگ مقایسه گردید. نتایج ارزیابی آسیب در تیر یکسرگیردار نشان داد که میزان خطای محاسباتی در روش ارائه شده کمتر از 0.06 بوده است، در حالیکه در نتایج مشابه آزمایشگاهی خطای محاسباتی 0.3 گزارش گردیده است. در نهایت، پس از بررسی ها و مطالعات انجام شده بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش الگوریتم فراکاوشی ژنتیک پارتو نیچ به عنوان روشی توانمند و کاربردی جهت ارزیابی آسیب در سازه ها گزارش می گردد.

Performance Investigation of Metaheuristic Niched-Pareto Genetic Algorithm for Imperfection Assessment of Structures

Structures depending on the type of their application are subject to different types of loading, such as wind, earthquake and explosion loads. On the other hand, in order to increase the useful lifetime of the structures, optimal operating conditions must be provided. Inappropriate utilization, excessive loading, changes in structural stiffness due to the material imperfection will cause the structure to come out of its design conditions and leads to unsafe structure. Therefore, on time assessment of imperfection for retrofitting and rehabilitation in order to increase the useful lifetime of the structure is very important. This article presents a novel and robust approach for assessment of imperfections in the structure using the concepts of vibration analysis and finite element method. A multiobjective NichedPareto Genetic Algorithm was used for computation of geometric position and intensity of imperfection in a steel continuous beam structure as well as a cantilever beam. The results of the imperfection assessment in continuous steel beam demonstrate that the proposed method has great potential in localization and quantification of imperfection in the multistage scenario. In addition, the results of this study for cantilever beam were compared with the same experimental results reported in the literature. These results demonstrated that the computational error in the proposed method was less than 0.06, while the error of similar experimental results has been reported as 0.3. Finally, the results of this research, demonstrate that the metaheuristic NichedPareto Genetic Algorithm performs very well and therefore this algorithm is recommended as a robust and practical approach for imperfection assessment of structures.