Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định hư hỏng kết cấu dàn sử dụng giải thuật tối ưu Cuckoo Search (CS) và thông tin dao động của kết cấu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện nhằm thiết lập và giải bài toán xác định vị trí và mức độ hư hại của kết cấu dàn bằng phương pháp năng lượng biến dạng và giải thuật tối ưu Cuckoo Search (CS). Bài toán tối ưu được thành lập với hàm mục tiêu là các phần tử hư hại của kết cấu dàn. Biến thiết kế là mức độ hư hại của các phần tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định hư hỏng kết cấu dàn sử dụng giải thuật tối ưu Cuckoo Search (CS) và thông tin dao động của kết cấu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM --------------------------------- TRẦN QUỐC TUẤN XÁC ĐỊNH HƢ HỎNG KẾT CẤU DÀN SỬ DỤNG GIẢI THUẬT TỐI ƢU CUCKOO SEARCH (CS) VÀ THÔNG TIN DAO ĐỘNG CỦA KẾT CẤU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã ngành: 60580208 TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM --------------------------------- TRẦN QUỐC TUẤN XÁC ĐỊNH HƢ HỎNG KẾT CẤU DÀN SỬ DỤNG GIẢI THUẬT TỐI ƢU CUCKOO SEARCH (CS) VÀ THÔNG TIN DAO ĐỘNG CỦA KẾT CẤU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã ngành: 60580208 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN THỜI TRUNG TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2017
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN THỜI TRUNG Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Công nghệ TP.HCM ngày 04 tháng 10 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 TS. KHỔNG TRỌNG TOÀN Chủ tịch 2 TS. NGUYỄN VĂN GIANG Phản biện 1 3 TS. NGUYỄN HỒNG ÂN Phản biện 2 4 TS. TRẦN TUẤN NAM Ủy viên 5 TS. ĐÀO ĐÌNH NHÂN Ủy viên, Thƣ ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn sau khi Luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ---------------- ---------------- TP. HCM, ngày 31 tháng 07 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN QUỐC TUẤN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18-12-1971 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình MSHV:1441870034 I- Tên đề tài: Xác định hƣ hỏng kết cấu dàn sử dụng giải thuật tối ƣu Cuckoo Search (CS) và thông tin dao động của kết cấu II- Nhiệm vụ và nội dung: 1. Thành lập bài toán xác định hƣ hỏng kết cấu dàn. 2. Sử dụng phƣơng pháp năng lƣợng biến dạng và giải thuật tối ƣu Cuckoo Search (CS) để xác định vị trí và mức độ hƣ hại. 3. Sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab để mô phỏng và tính toán các kết quả số. 4. So sánh kết quả đạt đƣợc với các phƣơng pháp khác. III- Ngày giao nhiệm vụ: 26/09/2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/07/2017 V- Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN THỜI TRUNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Thời Trung. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn TRẦN QUỐC TUẤN
ii LỜI CÁM ƠN Đầu tiên tôi xin gửi đến ngƣời Thầy của tôi, Thầy Nguyễn Thời Trung lòng biết ơn sâu sắc nhất. Tôi luôn cảm thấy mình là ngƣời may mắn khi đƣợc Thầy dạy và hƣớng dẫn thực hiện luận văn. Thầy không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn truyền đạt niềm đam mê trong công việc nghiên cứu và trong cuộc sống. Trong suốt quá trình làm luận văn, mặc dù gặp nhiều bở ngỡ và khó khăn nhƣng tôi đã học đƣợc rất nhiều từ những lời khuyên quý báu và động viên của Thầy. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô Khoa Xây Dựng trƣờng Đại học Công nghệ TPHCM. Thầy Cô là ngƣời đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức nền tảng và kinh nghiệm sống cho tôi trong suốt thời gian học. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn nghiên cứu viên của Viện Khoa học Tính toán (INCOS-TĐT), đặc biệt là các bạn Đinh Công Dự, Hồ Hữu Vịnh, Võ Duy Trung. Các bạn là ngƣời đã đồng hành cùng tôi từ lúc bắt đầu chọn đề tài cho đến lúc hoàn thành luận văn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn các bạn. Cuối cùng, tôi xin cám ơn đến bạn bè và gia đình đã động viên, khích lệ để tôi có đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm nay. Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn. TPHCM, ngày 31 tháng 07 năm 2017 Học viên thực hiện TRẦN QUỐC TUẤN
iii TÓM TẮT TÊN ĐỀ TÀI “XÁC ĐỊNH HƢ HỎNG KẾT CẤU DÀN SỬ DỤNG GIẢI THUẬT TỐI ƢU CUCKOO SEARCH (CS) VÀ THÔNG TIN DAO ĐỘNG CỦA KẾT CẤU” Luận văn trình bày một phƣơng pháp hai giai đoạn để phát hiện vị trí và mức độ hƣ hại trong kết cấu dàn dựa trên phƣơng pháp thay đổi năng lƣợng biến dạng và gỉải thuật tối ƣu Cuckoo Search (CS). Ở giai đoạn thứ nhất, phƣơng pháp thay đổi năng lƣợng biến dạng đƣợc sử dụng. Trong phƣơng pháp này, sự thay đổi năng lƣợng biến dạng giữa các phần tử của kết cấu khỏe mạnh và kết cấu hƣ hại đƣợc chuẩn hóa thành một chỉ số đƣợc gọi là nMSEBI (normal Modal Strain Energy Based damage Index) để xác định vị trí có khả năng hƣ hại của kết cấu dàn. Ở giai đoạn thứ hai, bài toán xác định hƣ hại đƣợc chuyển thành một bài toán tối ƣu hóa, trong đó hàm mục tiêu là sự thay đổi tần số tự nhiên và dạng dao động (mode shape) giữa kết cấu hƣ hại và kết cấu không hƣ hại và các biến thiết kế là phần trăm hƣ hại của các phần tử có khả năng hƣ hại đƣợc xác định ở giai đoạn trƣớc. Để giải bài toán tối ƣu vừa thành lập, giải thuật tìm kiếm tối ƣu Cuckoo Search (CS) đƣợc sử dụng. Tính hiệu quả và độ tin cậy của phƣơng pháp hai giai đoạn đƣợc thể hiện thông qua các ví dụ số cho các kết cấu dàn phẳng và dàn không gian. Đồng thời, ảnh hƣởng của các tham số về phƣơng pháp cũng nhƣ tham số về kết cấu và ảnh hƣởng của nhiễu đã đƣợc tác giả thực hiện khảo sát trong các ví dụ số. Từ khóa: Phần tử hữu hạn (FEM), kết cấu dàn, phƣơng pháp thay đổi năng lƣợng biến dạng, giải thuật tối ƣu Cuckoo Search (CS), chẩn đoán sức khỏe kết cấu (SHM).
iv ABSTRACT The thesis presents a two-stage damage identification method to identify locations and extents of multiple damages in truss structures by using a modal strain energy method and a Cuckoo Search (CS) algorithm. In the first stage, the modal strain energy method is used. In this method, the change in strain energy of elements between healthy and damaged structures is computed and normalized to give a so-called the normal Modal Strain Energy Based damage Index (nMSEBI) for damage assessment of the truss structures. In the second stage, the damage identification problem is transformed into an optimization problem in which the objective function is the change in natural frequency and the mode shape between the damaged structure and the adjusted structure based on finite element analysis and design variables are the damage ratios of the damaged elements identified in the previous stage. In order to solve the optimization problem established, the Cuckoo Search (CS) algorithm is employed. The effectiveness and reliability of the two-stage method is demonstrated through several numerical examples of 2D and 3D truss structures. In addition, the influence of the parameters of the damage identification methods as well as paramaters of structures and measurement noise on the damage identification results is investigated in numerical examples section. Key words: Finite Element Method (FEM), Truss Structure, Modal Energy Strain Based Index (MSEBI), Cuckoo Search (CS) Algorithm, Structural Health Monitoring (SHM).
v MỤC LỤC Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ...................................................................................................................... 1 1.2. Tổng quan tài liệu .......................................................................................................... 4 1.2.1. Tình hình nghiên cứu thế giới .................................................................................. 4 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................................. 7 1.2.3. Nhận xét ................................................................................................................... 8 1.3. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................... 9 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu................................................................................ 10 1.4.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................................. 10 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 10 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................. 10 1.6. Bố cục của luận văn ..................................................................................................... 10 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................ 11 2.1. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn cho kết cấu dàn ........................................................... 11 2.1.1. Phần tử dàn tuyến tính trong hệ tọa độ địa phƣơng ............................................... 11 2.1.2. Phần tử dàn tuyến tính trong hệ tọa độ tổng thể .................................................... 13 2.2. Bài toán chẩn đoán hƣ hại cho kết cấu ........................................................................ 18 2.2.1. Xác định vị trí hƣ hại bằng phƣơng pháp năng lƣợng biến dạng ........................... 19 2.2.2 Đánh giá hƣ hại bằng thuật toán tối ƣu hóa ............................................................ 22 2.3. Giải thuật Cuckoo Search (CS) ................................................................................... 22 2.3.1. Giới thiệu ................................................................................................................ 22 2.3.2. Phƣơng pháp ........................................................................................................... 25 2.4 Lƣu đồ giải thuật ........................................................................................................... 28 Chƣơng 3. VÍ DỤ SỐ .............................................................................................................. 29 3.1. Kết cấu dàn phẳng ........................................................................................................ 29 3.1.1. ài toán 1 ............................................................................................................... 30 3.1.2. Bài toán 2 ............................................................................................................... 45 3.1.3. Bài toán 3 ............................................................................................................... 50
vi 3.2. Kết cấu dàn không gian................................................................................................ 63 3.2.1 Kiểm chứng code Matlab ........................................................................................ 65 3.2.2 Xác định vị trí hƣ hại ............................................................................................... 66 3.2.3 Xác định mức độ hƣ hại .......................................................................................... 70 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................ 75 4.1. Kết luận ........................................................................................................................ 75 4.2. Hƣớng phát triển của đề tài .......................................................................................... 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................... 77 PHỤ LỤC
vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT FEM Finte Element Method- Phƣơng pháp phần tử hữu hạn. ABC Artificial Bee Colony. CS Cuckoo Search GA Genetic Algorithm. PSO Partical Swarm Optimization. MSEBI Modal Strain Energy Based Index. MSEC Modal Strain Energy Change. MSECR Modal Strain Energy Change Ratio. MSEEI Modal Strain Energy Equivalence Index SHM Structural Health Monitoring.
viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Dữ liệu đặc tính vật liệu và thông số hình học của kết cấu dàn phẳng 31 thanh .... 30 Bảng 3.2. a trƣờng hợp hƣ hại của bài toán dàn phẳng 31 thanh ......................................... 31 Bảng 3.3. Kết quả mƣời tần số dao động đầu tiên của bài toán dàn phẳng 31 thanh ............. 31 Bảng 3.4. Thông số của thuật toán tối ƣu Cuckoo Search (CS).............................................. 40 Bảng 3.5. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 1) sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau.................................................................................. 41 Bảng 3.6. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 2) sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau.................................................................................. 42 Bảng 3.7. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 3) sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau.................................................................................. 44 Bảng 3.8. Dữ liệu đặc tính vật liệu và thông số hình học của kết cấu dàn phẳng 31 thanh .... 45 Bảng 3.9. Trƣờng hợp hƣ hại của bài toán dàn phẳng 31 thanh ............................................. 46 Bảng 3.10. Kết quả của sáu tần số dao động tự nhiên đầu tiên của dàn phẳng 31 thanh ....... 46 Bảng 3.11. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp cs ứng với các mức độ nhiễu khác nhau .................................................................................................................. 49 Bảng 3.12. So sánh kết quả của Xu và cộng sự với kết quả của luận văn. ............................. 50 Bảng 3.13. Dữ liệu đặc tính vật liệu và thông số hình học của kết cấu dàn phẳng 47 thanh .. 51 Bảng 3.14. a trƣờng hợp hƣ hại của bài toán dàn phẳng 47 thanh ....................................... 51 Bảng 3.15. Kết quả mƣời tần số dao động đầu tiên của bài toán dàn phẳng 47 thanh ........... 53 Bảng 3.16. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 59 Bảng 3.17. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 60 Bảng 3.18. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 62 Bảng 3.19. Dữ liệu đặc tính vật liệu ........................................................................................ 63 Bảng 3.20. Thông số hình học của kết cấu dàn không gian 52 thanh ..................................... 64 Bảng 3.21. a trƣờng hợp hƣ hại của dàn không gian 52 thanh ............................................. 64
ix Bảng 3.22. Kết quả năm tần số dao động đầu tiên của dàn không gian 52 thanh ................... 65 Bảng 3.23. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 71 Bảng 3.24. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 72 Bảng 3.25. Kết quả xác định mức độ hƣ hại khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau ............................................................................................................. 73
x DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH HÌNH CHƢƠNG 1 Hình 1.1. Các công trình sử dụng hệ kết cấu dàn. .................................................................... 2 Hình 1.2. Tháp truyền hình nam định bị gãy sau cơn bão. ....................................................... 3 Hình 1.3. Sập cầu Seongsu (Hàn Quốc) tháng10/1994. ............................................................ 3 Hình 1.4. Sập cầu treo ở Indonesia, 11 ngƣời chết tháng 11/2011. .......................................... 4 HÌNH CHƢƠNG 2 Hình 2.1. Phần tử dàn e với nút 1 và 2 ở mỗi đầu. [40] ....................................................... 11 Hình 2. 2 Phần tử dàn không gian trong hệ tọa độ tổng thể. [40] ........................................... 14 Hình 2.3. Sơ đồ giải thuật CS.................................................................................................. 23 Hình 2.4. Chim Cuckoo........................................................................................................... 24 Hình 2.5. Trứng chim Cuckoo lẫn trong trứng của chim chủ. ................................................ 24 Hình 2.6. Bản năng sinh tồn của chim Cuckoo. ...................................................................... 24 Hình 2.7. Ong tìm mật. ............................................................................................................ 25 Hình 2.8. Tìm kiếm thức ăn của bộ lạc Ju / hoansi. ................................................................ 25 Hình 2.9. Nghiệm tối ƣu.......................................................................................................... 26 Hình 2.10. Nhiều nghiệm. ....................................................................................................... 26 Hình 2.11. Lƣu đồ giải thuật. .................................................................................................. 28 HÌNH CHƢƠNG 3 Hình 3.1. Kết cấu dàn phẳng 31 thanh. ................................................................................... 31 Hình 3.2. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, trƣờng hợp không nhiễu. ...................... 33 Hình 3.3. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, các trƣờng hợp nhiễu 3%. .................... 34 Hình 3.4. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, trƣờng hợp nhiễu 5%............................ 34 Hình 3.5. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10 và 20, trƣờng hợp không nhiễu. ............ 35 Hình 3.6. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10 và 20, trƣờng hợp nhiễu 3%. ................. 36 Hình 3.7. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10 và 20, trƣờng hợp nhiễu 5%. ................. 37 Hình 3.8. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, 20 và 30, trƣờng hợp không nhiễu. ...... 38 Hình 3.9. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, 20 và 30, trƣờng hợp nhiễu 3%. ........... 39 Hình 3.10. Kết quả xác định vị trí hƣ hại phần tử 10, 20 và 30, trƣờng hợp nhiễu 5%. ......... 40
xi Hình 3.11. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 1) khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các trƣờng hợp nhiễu khác nhau. ..................................................................... 41 Hình 3.12. Hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. ............. 42 Hình 3.13. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 2) khi sử dụng phƣơng pháp VS ứng với các trƣờng hợp nhiễu khác nhau. ..................................................................... 43 Hình 3.14. Hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. ............. 43 Hình 3.15. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp hƣ hại 3) khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các trƣờng hợp nhiễu khác nhau. ..................................................................... 44 Hình 3.16. Hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. ............. 45 Hình 3.17. Kết cấu dàn phẳng 31 thanh (bài toán 2). ............................................................. 46 Hình 3.18. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của các phần tử sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 2 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ....................................... 47 Hình 3.19. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của các phần tử sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 2 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 3%. ............................................ 47 Hình 3.20. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của các phần tử sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 2 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 5%. ............................................ 48 Hình 3.21 kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. .. 50 Hình 3.22. Kết cấu dàn phẳng 47 thanh. ................................................................................. 52 Hình 3.23. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 27 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ....................................... 54 Hình 3.24. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 27 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp có nhiễu 3%. ....................................... 54 Hình 3.25. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 27 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp có nhiễu 5%. ....................................... 55 Hình 3.26. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 27 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ....................................... 55 Hình 3.27. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 34 và 35 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp có nhiễu 3%. ................................. 56
xii Hình 3.28. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 34 và 35 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp có nhiễu 5%. ................................. 56 Hình 3.29. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 3, 30 và 47 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ................................. 57 Hình 3.30 kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 3, 30 và 47 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 3%....................................... 57 Hình 3.31. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 3, 30 và 47 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 4 đến 6 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 5%....................................... 58 Hình 3.32. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp 1) khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau. ........................................................................................ 59 Hình 3.33. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. 60 Hình 3.34. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp 2) khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau. ........................................................................................ 61 Hình 3.35. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. 61 Hình 3.36. Kết quả xác định mức độ hƣ hại (trƣờng hợp 3) khi sử dụng phƣơng pháp CS ứng với các mức độ nhiễu khác nhau. ........................................................................................ 62 Hình 3.37. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp không nhiễu và có nhiễu. 63 Hình 3.38. Kết cấu dàn không gian 52 thanh. ......................................................................... 65 Hình 3.39. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ....................................... 66 Hình 3.40. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 3%. ............................................ 67 Hình 3.41. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 5%. ............................................ 67 Hình 3.42. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14 và 17 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ................................. 68 Hình 3.43. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14 và 17 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 3%....................................... 68
xiii Hình 3.44. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14 và 17 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 5%....................................... 69 Hình 3.45. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14, 19 và 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 dạng đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp không nhiễu. ................. 69 Hình 3.46. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14, 19 và 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 dạng đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 3%. ...................... 70 Hình 3.47. Kết quả xác định vị trí hƣ hại của phần tử 14, 19 và 28 sử dụng chỉ số nMSEBI cho các trƣờng hợp từ 3 dạng đến 5 dạng dao động, trƣờng hợp nhiễu 5%. ...................... 70 Hình 3.48. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp nhiễu 3% và 5%. ............. 72 Hình 3.49. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp nhiễu 3% và 5%. ............. 73 Hình 3.50. Kết quả hội tụ nghiệm của hàm mục tiêu, trƣờng hợp nhiễu 3% và 5%. ............. 74
1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Dàn là một trong những kết cấu đơn giản nhất và đƣợc sử dụng phổ biến trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Nó đƣợc tổ hợp bởi các kết cấu dạng thanh và thƣờng làm bằng thép. Nó có khả năng vƣợt nhịp lớn và chịu lực lớn. Ngoài ra, do cấu tạo đặc biệt của dàn mà nó có thể đƣợc sử dụng linh hoạt theo nhiều loại kiến trúc khác nhau. Một số công trình trong xây dựng có sử dụng kết cấu dàn nhƣ: cầu vƣợt sông (Hình 1.1a), mái vòm sân vận động (Hình 1.1b), dàn khoan biển (Hình 1.1c), tháp truyền tải điện (Hình 1.1d), v.v. a) Cầu vƣợt sông; b) Sân vận động Wembley, London; (Nguồn:http://kientruc.vn/nhung- (Nguồn: cay-cau-dep-nhat-the-gioi.html) http://www.wembleystadium.com)
2 c) Dàn khoan Tam Đảo, Việt Nam; d) Tháp truyền tải điện; (Nguồn:https://www.baomoi.com/ (Nguồn:https://en.wikipedia.org/wiki/Tr gian-khoan-90-m-nuoc-cong- ansmission_tower) trinh-noi-hoa-ham-luong-cong- nghe-cao/c/9516177.epi) Hình1.1. Các công trình sử dụng hệ kết cấu dàn. Trong quá trình sử dụng, các hƣ hại trong kết cấu dàn có thể xảy ra do các nguyên nhân nhƣ các khuyết tật của vật liệu trong quá trình sản xuất hay các thiên tai thiên nhiên nhƣ động đất, bão, lũ lụt (Mohan và cộng sự (2013) [1], Wu và cộng sự (1992) [2]). Thực tế đã có nhiều tai nạn thảm khốc xảy ra do kết cấu dàn bị hƣ hại dẫn đến mất mát lớn về cả tài sản và con ngƣời đƣợc thể hiện trong Hình 1.2, Hình 1.3 và Hình 1.4. Chính vì vậy để đảm bảo an toàn tính mạng con ngƣời cũng nhƣ hạn chế hƣ hao về tài sản thì việc chẩn đoán và phát hiện sớm những hƣ hỏng của kết cấu dàn là một trong những vấn đề quan trọng.
3 Hình 1.2. Tháp truyền hình Nam Định bị gãy sau cơn bão. (Nguồn: http://vietnamnet.vn/vn/thoi-su/can-canh-dut-gay-cua-thap-truyen-hinh-bi-sap- 95067.html) Hình 1.3. Sập cầu Seongsu (Hàn Quốc) tháng10/1994. (Nguồn: https://news.zing.vn/10-tham-hoa-sap-ham-cau-nghiem-trong-nhat-the-gioi- post288794.html)