بروزرسانی مدل اجزا محدود سازه توسط آنالیز مودال محیطی و الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مکانیک، اهواز-بلوار گلستان دانشگاه شهید چمران اهواز-گروه مکانیک

2 استاد گروه مکانیک، اهواز-بلوار گلستان دانشگاه شهید چمران اهواز-گروه مکانیک

3 استاد آمار دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این پژوهش کاربرد آنالیز مودال محیطی و الگوریتم زنبور عسل (BA) در بروزرسانی مدل اجزا محدود (FE) مورد بررسی قرار می گیرد. روش بهینه سازی زنبور عسل از رفتار غریزی زنبورهای عسل برای یافتن منابع غذایی استفاده می نماید. تابع هدفی بر مبنای مجذور خطا بین فرکانس های طبیعی بدست آمده از روش آنالیز مودال محیطی و مدل اجزا محدود تعریف می گردد. فرکانس های مدل تجربی از روش زیر فضای تصادفی که یکی از روش های قدرتمند آنالیز مودال محیطی است، تعیین می شوند. برای بررسی صحت این روش، الگوریتم ارائه شده بر روی یک سازه سه طبقه به منظور بروزرسانی پارامترهای مدل اجزا محدود انجام می گیرد. در انتها فرکانسهای بدست آمده از روش عددی با فرکانسهای بدست آمده از آنالیز مودال محیطی مقایسه می شوند. همچنین برای بررسی کارایی الگوریتم بهینهسازی زنبور عسل، نتایج با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و روش Nelder-Mead مقایسه می گردند. نتایج نشان میدهد که الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل در مقایسه با روش های دیگر بهینه سازی نتایجی دقیق تر و سریعتری در بروز نمودن مدل اجزا محدود ارائه می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] He J, Fu ZF (2001) Modal analysis. 1st edn. Oxford, London.

[2] Brincker R, Zhang L, Andersen P (2000) Modal identification from ambient responses using frequency domain decomposition. 28th International Modal Analysis Conference, San Antonio, TX, USA.

[3] Zaghbani I, Songmene V (2009) Estimation of machine-tool dynamic parameters during machining operational trough operational modal analysis. Int J Mach Tools Manuf 49: 947-957.

[4] Ebrahimi R, Esfahanian M,  Ziaei-rad S (2013) Vibration modeling and modification of cutting platform in a harvest combine by means of operational modal analysis (OMA). J Meas 46: 3959-3967.

[5] Van Overschee P, De Moor B (1990) Subspace identification for linear system. Mech Syst Signal Process 5: 101-135.

[6] Noel J, Kerchen G (2014) Frequency-domain subspace identification for nonlinear mechanical systems.  J  Mech Sys Signal Proces40: 701–717.

[7] Dohler M, Mevel L (2010) Crystal Clear SSI for Operational Modal Analysis of Aerospace Vehicles. 28th International Modal Analysis Conference. Berlin, Geramany.

[8] Goursat M, Dohler M, Mevel L, Anderson P (2011) Crystal Clear SSI for Operational Modal Analysis of Aerospace Vehicles. Structural Dynamics 3.

[9] Kompalka AS, Reese S, Bruhns OT (2007)     Experimental investigation of damage evolution by data-driven  stochastic subspace identification and iterative finite element model updating. J Appl Mech 77: 559-573.

[10] Collins JD, Hart GC, Hasselman TK, Kennedy B, (1974) Statistical identification of structures. AIAA J 12: 185-190.

[11] Dunn S, Peucker S, Perry J (2005) Genetic algorithm optimisation of mathematical models using distributed computing. Appl Intell 23: 21-32.

[12] Moradi S, Fatahi L, Razi P (2010) Finite element model updating using bees algorithm. Struct Mutltidiscip Opt 42: 283-291.

[13] Malekzehtab H, Golafshani AA (2013) Damage detection in an offshore jacket platform using genetic algorithm based finite element model updating with noisy modal data. Procedia Engineering 54: 480-490.

[14] Chouksey M, Dutt JK, Modak SV (2013) Model updating of rotors supported on ball bearings and its application in response prediction and balancing. J Meas 46: 4261-4273.

[15] Moradi S, Alimouri P (2013) Crack detection of plate using differential quadrature method. J Mech Eng Sci 227(7): 1495-1504.

[16] Benveniste A, Fuchs JJ (1985) Single sample modal identification of a nonstationary stochastic process. IEEE Trans Autom Control AC 30 (1): 66-74.

[17] Peeters B, Roeck G De (1999) Reference-based stochastic subspace identification for output-only modal analysis. Mech Syst Signal Process 13(6): 855-878.

 [18] Benveniste A, Mevel L (2007) Nonstationary consistency of subspace methods. IEEE Trans Autom Control AC 52(6): 974-984.

 [19] Van der Auweraer H, Leurs, Mas P, Hermans L (2000) Modal parameter estimation from inconsistent data sets. Proceeding of the 18th International Modal Analysis Conference, San Antonio, TX, USA.

[20] Cruz A, Vélez W, Thomson P (2010) Optimal sensor placement for modal identification of structures using genetic algorithms – a case study: the olympic stadium in Cali, Colombia. Annals of Operations Research 181(1) :769-781.

[21] Cara OS (2012) Nondestructive evaluation of constructed facilities using vibration testing. Mech Syst Signal Process 39: 691-715.

[22] موسویان س (1394) استخراج مشخصه‌های دینامیکی و ارتعاشی شفت‌های دمی بالگرد شاهد 278 به همراه کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر آن. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.

[23] فتاحی ل (1393) تشخیص ترک در قاب­ها با بهره­گیری از مدل المان کوادراتور دیفرانسیلی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.

[24] Kennedy J, Eberhart RC (1995) Particle swarm optimization. In: Proceedings of the IEEE international conference on neural networks 4: 1942-1948.

[25] Nelder J.A, Mead R, (1965) A simplex method for function minimization.Comput J 7: 308-313.