شناسایی آسیب در سازه‌های قاب خمشی با استفاده از پارامتر شکل مودی و الگوریتم‌ فراابتکاری IMRFO

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

10.22091/cer.2025.13741.1648

چکیده

این پژوهش روشی نوین مبتنی بر به‌روزرسانی مدل اجزا محدود برای شناسایی دقیق آسیب در قاب‌های خمشی ارائه می‌دهد. تابع هدف پیشنهادی با تأکید بر پارامتر شکل مودی و ترکیب آن با فرکانس‌های طبیعی، حساسیت بالایی برای شناسایی دقیق شدت و محل آسیب ایجاد می‌کند. برای حل مسئله معکوس، بهینه‌سازی این تابع هدف با استفاده از الگوریتم بهبودیافته جستجوی غذای سفره‌ماهی (IMRFO) انجام می‌گیرد که با استفاده از نگاشت آشوبناک Tent، استراتژی جستجوی دوطرفه و پرواز لوی، کاستی‌های MRFO استاندارد مانند دقت پایین همگرایی و گیر افتادن در بهینه‌های محلی را برطرف می‌کند. نگاشت Tent توزیع یکنواخت راه‌حل‌های اولیه را بهبود می‌بخشد، جستجوی دوطرفه باعث گسترش دامنه و پرواز لوی خروج از بهینه‌های محلی را تقویت می‌کند. IMRFO در سناریوهای متفاوت آسیب و تحت نویزهای مختلف با خطای کمتر از 2% در میانگین 20 اجرای مستقل، دقت و مقاومت بالایی در بهینه‌سازی تابع هدف را در مقایسه با الگوریتم‌های دیگر نشان داد. این چارچوب با تابع هدف نوآورانه مبتنی بر پارامتر شکل مودی و IMRFO، راهکاری دقیق، مقاوم و محاسباتی بهینه برای پایش سلامت سازه‌ای فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Damage Identification in Moment Frames Using Mode Shape Parameters and IMRFO Algorithm

نویسندگان [English]

  • Soheil Sabzevari 1
  • Hosein Naderpour 2
  • Majid Gholhaki 2
1 Ph.D Candidate of Structural Engineering of Semnan University, Semnan, Iran.
2 Prof., Faculty of Civil Engineering of Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

This study proposes a novel model updating method for precise damage identification in moment-resisting frames. The proposed objective function, emphasizing mode shape parameters combined with natural frequencies, exhibits high sensitivity in accurately detecting damage severity and location. To address the optimization problem, an Improved Manta Ray Foraging Optimization (IMRFO) algorithm is introduced, incorporating the Tent chaotic map, bidirectional search strategy, and Lévy flight to overcome the limitations of standard MRFO, such as low convergence accuracy and entrapment in local optima. The Tent map enhances the uniform distribution of initial solutions, the bidirectional search expands the exploration range, and Lévy flight facilitates escape from local optima. IMRFO demonstrated high accuracy and robustness in optimizing the objective function across various damage scenarios and noise levels, achieving an average error of less than 2% over 20 independent runs, outperforming other algorithms. This framework, with its innovative mode shape-focused objective function and IMRFO, provides a precise, robust, and computationally efficient solution for structural health monitoring.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural Health Monitoring
  • Objective Function
  • Mode Shape Parameter
  • IMRFO Optimization Algorithm
  • Model Updating
CAPTCHA Image