پایان نامه ارشد درمورد دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

مشخصه قاب 20 طبقه با نامنظمی پلهای (7-14-20) با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی

دو مود انتهایی با جهش مواجه شده است. درصد خطای شناسایی فرکانسهای مودی این قاب نیز در شکلهای (3-70) نشان داده شده است. نزدیکی فرکانس مود اول به حد پایین بازه فرکانسی در نظر گرفته شده جهت فرایند بهینه سازی (5/0-50 هرتز) و کمبود داده در مجاورت این مود، موجب افزایش خطای شناسایی فرکانس اول این قاب شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی فرکانسهای قاب 20 طبقه با نامنظمی پلهای (7-14-20) با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی

شکل (3-71) درصد خطای شناسایی شکلهای مودی قاب 20 طبقه با نامنظمی پلهای را نشان میدهد. افزایش نسبت میرایی ایجاد شده در مود 19، موجب افزایش خطای شناسایی شکل مودی این مود شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی شکلهای مودی قاب 20 طبقه با نامنظمی پلهای(7-14-20) با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی

فصل چهارم

سازههای سه بعدی
به منظور بررسی و تکمیل روش شناسایی سیستم ارائه شده توسط آشتیانی و قاسمی، روند شناسایی از فضای دو بعدی به سه بعدی ارتقاء یافته و کارایی روش بر روی سازههای سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این هدف سازههای 3 طبقه (منظم و دارای نامنظمی پیچشی 5%، 10% و 20%) و سازههای 5 و 8 طبقه منظم مورد مطالعه قرار گرفته اند تا تأثیر افزایش درجات آزادی و همچنین نامنظمی بر روی دقت نتایج مشخص شود.
سازههای مورد مطالعه با سیستم سازهای قاب خمشی به صورت غیر برشی مدلسازی شده و با متمرکز کردن جرم طبقات در تراز سقفها و صلب در نظر گرفتن سقفها، درجات آزادی به صورت دو درجه آزادی افقی مستقل و درجه آزادی پیچشی در تراز هر سقف در نظر گرفته شدهاند. ماتریس سختی با استفاده از مفهوم ماتریس نرمی و ماتریس میرایی نیز با جایگزینی ماتریس سختی سازه ثانویهای که هندسه مشابه و اعضای متفاوت نسبت به سازه اصلی دارد، محاسبه شده است. پارامتر ورودی روند شناسایی مورد نظر، بارگذاری هارمونیک جارویی (هارمونیک با فرکانس متغیر) است که میبایست در هر سه راستای تعریف شده برای درجات آزادی دارای مقدار باشد.
فرض متداولی که در مورد سازههای پیچشی در ادبیات فنی وجود دارد حاکی از قرارگیری تمام مراکز سختی طبقات روی یک محور قائم و مراکز جرم آنها روی محور قائم دیگری است که فرضی دور از واقعیت است. برای نزدیک کردن فرض مورد نظر به واقعیت، اجازه تغییر موقعیت مراکز سختی طبقات نسبت به یکدیگر داده شده است ولی همچنان میبایست مراکز جرم طبقات روی یک محور قائم قرار داشته باشند. در ادامه این روند، ساختمانهای پیچشی کاملأ نامنظم (در نظرگیری مرکز جرم و سختی هر طبقه در هر نقطه دلخواه) مورد مطالعه قرار گرفتهاند. از جمله این تحقیقات میتوان به مقاله حسینی و لگزیان]42[ اشاره نمود. در این پایان نامه، در مورد سازههای 3 بعدی هیچگونه محدودیتی در ارتباط با موقعیت مراکز جرم و سختی طبقات وجود ندارد. تنها محدودیتی که در مورد سازههای سه بعدی به این روش وارد است، برابر نبودن تمام مقادیر درایههای ماتریسهای مشخصه مربوط به درجات آزادی افقی هر طبقه میباشد.
نکته قابل اهمیت دیگر، محل قرارگیری درجات آزادی است. از لحاظ تئوری میتوان درجات آزادی هر سقف را در هر نقطه دلخواه واقع بر صفحه منطبق بر سقف قرار داد. با توجه به اینکه فرکانسها و مودهای ارتعاشی مستقل از محل قرارگیری درجات آزادی است، بنابراین فرکانسهای موی بدست آمده و شکل نهایی مودهای ارتعاشی یکسان خواهد بود. ]42[.در این پایان نامه جهت قطری بودن ماتریس جرم، درجات آزادی در مرکز جرم سقف هر طبقه در نظر گرفته شده است. رابطه ‏ (4 -1) نشان دهنده چگونگی محاسبه ماتریس جرم سازههای سه بعدی مورد مطالعه است.

[M]=[■(■(m_(x_1 )@0_ @■(0_ @0_ @■(0_ @0_ )))&■(0_ @m_(y_1 )@■(0_ @0_ @■(0_ @0_ )))&■(0_ …@0_ …@■(m_(θ_1 )@0_ …@■(0_ …@0_ …)))⋱)■(0_ &0_ &0_ @0_ &0_ &0_ @■(0_ @m_(x_n )@■(0_ @0_ ))&■(0_ @0_ @■(m_(y_n )@0_ ))&■(0_ @0_ @■(0_ @m_(θ_n ) )))]

درجات آزادی سازه سه بعدی و موقعیت قرار گیری آنها

سازه 3 طبقه منظم:
به منظور شناسایی پارامترهای سازهای و دینامیکی این سازه، بارگذاری هارمونیک جارویی با فرکانس 2 تا 15 در جهت مولفه انتقالی x، فرکانس 2 تا 13در جهت مولفه انتقالی y و فرکانس 2 تا 20 برای به تحریک درآوردن مولفه پیچشی z به طبقه اول سازه اعمال و به میزان 1، 2، 3، 5 و 10 درصد نوفه به سیگنالهای ورودی و خروجی اندازه گیری شده در تمامی درجات آزادی اضافه شده است. مشخصات سازه سه طبقه منظم در جدول (4-1) و نتایج شناسایی ماتریسهای مشخصه این سازه نیز در شکل (4-2) نشان داده شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی ماتریسهای مشخصه سازه 3 طبقه منظم با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی
جرم و موقعیت قرارگیری مرکز جرم و سختی طبقات سازه 3 طبقه منظم (واحدها:کیلونیوتون و متر)
STORY
XCM
YCM
XCR
YCR
MASS-X
MASS-Y
MMI
STORY3
7.5
5
7.5
5
1.631E+02
1.631E+02
5.921E+03
STORY2
7.5
5
7.5
5
1.921E+02
1.921E+02
7.427E+03
STORY1
7.5
5
7.5
5
1.951E+02
1.951E+02
7.533E+03

مطابق شکل (4-2)، ماتریسهای مشخصه این سازه با دقت بالایی شناسایی شده است و مطابق انتظار ماتریس میرایی حساسیت بیشتری به نوفه نشان داده است. همانند حالت دو بعدی با افزایش میزان نوفه (حالت نوفه 10%)، افزایش نقاط فرکانسی مؤثر با افزایش خطای شناسایی ماتریسهای مشخصه همراه بوده است، از این رو حد بالایی بازه فرکانسی مورد استفاده اهمیت بیشتری پیدا میکند. نتایج شناسایی فرکانسها و شکلهای مودی سازه 3 طبقه منظم در شکل (4-3) و (4-4) نشان داده شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی فرکانسهای سازه 3 طبقه منظم با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی شکلهای مودی سازه 3 طبقه منظم با استفاده از مقدار دقیق پاسخهای فرکانسی
تمامی فرکانسهای مودی این سازه در محدوده فرکانسی مورد استفاده (1-10 هرتز) قرار داشته است، بنابراین نتایج شناسایی فرکانسهای مودی با دقت بالایی همراه بوده است. مطابق شکل (4-4)، بیشترین خطای شناسایی شکلهای مودی متعلق به شکلهای مودی انتقالی 7 و 8 بوده است که این موضوع ناشی از خطای شناسایی مؤلفه انتقالی فرعی بوده است. در مورد شکلهای مودی پیچشی نیز بیشترین خطاها مربوط به مؤلفههای انتقالی بوده است. درصد خطای شناسایی تمامی درایههای شکلهای مودی همراه با درصد خطای شناسایی درایههای قطری ماتریسهای مشخصه این سازه در حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی و نوفه 10 درصد در جدول (4-2) آورده شده است، همچنین شکلهای (4-5)، (4-6) و (4-7) نشان دهنده شکلهای مودی مودهای انتقالی 1 و 8 و مود پیچشی 6 در همین حالت است.
جهت شناسایی پارامترهای سازهای و دینامیکی این سازه در حالت استفاده از شبه پاسخهای سرعت و جابجایی، بارگذاری هارمونیک جارویی با فرکانس متغیر 1 تا 15 در جهت مولفه انتقالی x، فرکانس 1 تا 13در جهت مولفه انتقالی y و فرکانس 1 تا 20 برای به تحریک درآوردن مولفه پیچشی حول محور قائم ( z) به طبقه اول سازه اعمال و به میزان 1، 2، 3، 5 و 10 درصد نوفه به دادههای پاسخ شتاب و نیروی ورودی اندازه گیری شده در تمامی درجات آزادی اضافه شده است. نتایج شناسایی ماتریسهای مشخصه در این حالت در شکل (4-8) نشان داده شده است

درصد خطای شناسایی درایههای قطری ماتریسهای مشخصه و درایههای شکلهای مودی همراه با پارامترهای دینامیکی سازه 3 طبقه منظم در حالت نوفه 10% و استفاده از مقادیر دقیق پاسخهای فرکانسی
ModeNo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Error(%)
Mass(%)
0.58
0.63
0.54
0.22
0.17
0.25
0.11
0.02
0.02
0.28
Damping(%)
-0.14
0.73
-0.24
-0.29
0.32
-0.62
-1.89
0.43
-0.29
0.55
Stiffness(%)
0.70
0.78
0.56
0.60
0.58
0.36
0.28
0.26
0.04
0.46
Mode Shape (%)

0.64
0.05
0.38
0.32
0.07
0.32
24.59
0
0.73

0.16
0.50
0
0.09
0.39
0.33
0
25.13
0.60

0
0
0.11
0
0
0.25
0
0
0

1.51
0.05
0.32
0.31
0.14
0.33
19.09
0.39
0.50

0.04
1.24
0.24
0.15
0.41
0.24
0.45
19.28
0.45

0
0
0.09
0
0
0.21
0
0
0.23

2.21
0
0.62
0.37
0
0.21
6.96
0.44
0.17

0
1.83
0.34
0
0.41
0.18
0.69
6.99
0.20

0
0
0
0
0
0
0
0
0.34

Frequency(Hz)
1.22
1.27
1.44
3.65
3.73
4.20
6.98
7.02
7.86

MPMR(Ux)
0
82.78
0
0
12.83
0
0
4.39
0

MPMR(Uy)
82.27
0
0
13.19
0
0
4.54
0
0

MPMR(Rz)
0
0
82.75
0
0
12.76
0
0
4.49

Modal Damping Ratio(%)
2.0
2.1
2.4
5.9
6.0
6.8
12.2
12.3
13.8

Z-Rotational
Y-Transitional
X-Transitional

شکل مودی مود اول (انتقالی) سازه سه طبقه منظم در حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی و نوفه 10%

Z-Rotational
Y-Transitional
X-Transitional

شکل مودی مود 6 (پیچشی) سازه سه طبقه منظم در حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی و نوفه 10%
Z-Rotational
Y-Transitional
X-Transitional

شکل مودی مود 8 (انتقالی) سازه سه طبقه منظم در حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی و نوفه 10%

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی ماتریسهای مشخصه سازه 3 طبقه منظم با استفاده از شبه پاسخهای فرکانسی سرعت و جابجایی

ماتریسهای مشخصه این سازه در حالت استفاده از شبه پاسخهای فرکانسی با دقت قابل قبولی شناسایی شدهاند. خطا در تخمین پاسخهای فرکانسی سرعت و جابجایی در حالت میراییهای بالا را میتوان دلیل افزایش خطای شناسایی ماتریسهای مشخصه را نسبت به حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی دانست. نتایج شناسایی فرکانسهای مودی این سازه و اثر افزایش نوفه در خطای شناسایی این پارامترها در شکل (4-9) نشان داده شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی فرکانسهای سازه 3 طبقه منظم با استفاده از شبه پاسخهای فرکانسی سرعت و جابجایی

بازه فرکانسی 1-12 هرتز جهت بهینه یابی مورد استفاده قرار گرفته است که دربرگیرنده تمامی فرکانسهای مودی این سازه بوده است. بنابراین تمامی فرکانسها با دقت بالایی شناسایی شده و نسبت میرایی بالای مودهای 7 تا 9 موجب افزایش خطای شناسایی فرکانسهای این مودها شده است. خطای شناسایی شکلهای مودی نیز در شکل (4-10) نشان داده شده است. همانند حالت استفاده از پاسخهای دقیق فرکانسی، بالا بودن نسبت میرایی سه مود انتهایی موجب افزایش خطای شناسایی درایههای انتقالی فرعی مودهای انتقالی و درایههای انتقالی مود پیچشی شده است.

حساسیت روش شناسایی به میزان نوفه در شناسایی شکلهای مودی سازه 3 طبقه منظم با استفاده از شبه پاسخهای فرکانسی سرعت و جابجایی

سازه 3 طبقه با نامنظمی پیچشی 5% در طبقه سوم
جهت ایجاد نامنظمی پیچشی، از تغییر شرایط بارگذاری و همچنین حذف سقف در یکی از دهانههای طبقه سوم استفاده شده است. مشخصات هندسی و جرم هر یک از طبقات این سازه در جدول (4-3) بیان شده است

مقدار جرم طبقات و ابعاد و موقعیت قرارگیری مرکز جرم طبقات سازه 3 طبقه با نامنظمی پیچشی 5% در طبقه سوم(واحد: کیلو نیوتون و متر)
STORY
MASS-X
MASS-Y
MMI
XCM
YCM
X_dim
Y_dim
X_torsional(%)
Y_torsional(%)
STORY1
1.95E+02
1.95E+02
7.53E+03
7.5
5
15
10
—-
—-
STORY2
1.95E+02
1.95E+02
7.53E+03
7.5
5
15
10
0
0
STORY3
1.31E+02
1.31E+02
4.41E+03
8.2634
5.4962
15
10
5.09
4.96

به منظور شناسایی

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع عزت نفس، ارتباط مؤثر Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع ناخودآگاه، جنس مخالف، احساس درد