تعیین محل و شدت آسیب در شبکه دولایه توسط روش انرژی کرنشی مودال و ترکیب اطلاعات

تغییرات انرژی کرنشی مودال سازه قبل و بعد از آسیب یکی از شاخص‌هایی است که برای تشخیص آسیب در سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بااین‌وجود در سازه‌هایی با تعداد اعضای زیاد مانند شبکه‌های دولایه، این روش به تعداد شکل مود زیادی نیاز دارد که در عمل تعیین تعداد زیادی شکل مود کار مشکلی است. برای غلبه بر این مشکل، در این مقاله یک روش دومرحله‌ای برای تعیین محل و شدت آسیب در شبکه‌های دولایه پیشنهاد شده است. یک شبکه دولایه با 1536 عضو تحت چند سناریوی آسیب مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا شاخص آسیب مبتنی بر انرژی کرنشی مودال با در نظر گرفتن اثر یک شکل مود تعیین شد. سپس شاخص‌های آسیب به‌دست‌آمده به‌عنوان منابع اطلاعاتی مستقل در نظر گرفته شدند و به کمک تئوری بیز ترکیب شدند تا اعضای آسیب‌دیده شبکه دولایه به‌صورت دقیق تعیین شوند. در مرحله بعد، با استفاده از روش بهینه یابی سیستم ذرات باردار تابع هدفی متشکل از پنج فرکانس طبیعی اول شبکه دولایه بهینه گردید و شدت آسیب اعضایی که در مرحله قبل به‌عنوان اعضای آسیب‌دیده معرفی شده بودند، تعیین شد. نتایج نشان داد روش دومرحله‌ای پیشنهادی به‌خوبی قادر است با در نظر گرفتن تعداد محدودی شکل‌ مود و فرکانس‌ طبیعی، محل و شدت آسیب در شبکه دولایه را تعیین نماید.

Detecting damage location and severity in a double layer grid using modal strain energy method and data fusion

Changes in modal strain energy of elements before and after damage is a robust damage detection index. However, in structures like double layer grids which have large number of elements, this method has some problems. First, In large structures this method needs more mode shapes to detect damage through modal strain energy method which in practice is difficult to determine. Second, this method introduce some healthy elements as damaged element. To overcome these problems, in this paper a two stage damage detection technique based on modal strain energy method is presented for detecting damage in double layer grids. First, the Modal Strain Energy Based Index (MSEBI) for each mode shape is determined. Then a data fusion technique based on Bayesian theory is used to combine MSEBI values obtained from each mode shape to find damaged elements. Then Charged System Search (CSS) optimization method which is a powerful optimization method is employed to optimize an objective function based on natural frequency to determine damage severity of damaged elements. To demonstrate the performance of the proposed method, a large double layer grid with 1536 elements and different single and multiple damage cases is considered. Numerical results show that the proposed method can successfully find damaged elements and their severities using only few first numbers of mode shapes and frequencies.