Sonlu eleman modeli güncellemesi tekniğinde benzetilmiş tavlama algoritması kullanılarak mekanik sistemlerde hasar tespiti
Damage detection of mechanical systems in finite element model updating method using simulated annealing algorithm
Yazar: YILMAZ AVCI
Danışman: DOÇ. DR. PELİN GÜNDEŞ BAKIR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda hasar belirleme için birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden birisi de sonlu eleman modeli güncelleme yöntemidir. Sonlu eleman modeli güncelleme yöntemi, yapıların titreşimlerinin izlenmesi suretiyle gerçek yapıda elde edilen modal parametreler ile yapının sonlu eleman modelinden elde edilen modal parametreler arasındaki korelasyonu artırmak amacıyla kullanılır.Sonlu eleman modeli güncellemesi yöntemi bir optimizasyon süreci olarak düşünülebilir. Sonlu eleman modeli güncellemesinde, deneysel ve sayısal doğal frekans ve mod şekli farklarının yer aldığı en küçük kareler problemi şeklinde ifade edilen bir uygunluk fonksiyonu minimize edilir. Bunun için sağlam ve güvenilir bir optimizasyon algoritması kullanılmalıdır. Bu çalışmada uygunluk fonksiyonunu minimize etmek için global optimizasyon tekniklerinden benzetilmiş tavlama algoritması kullanılmıştır.Benzetilmiş tavlama, kısıtsız bir optimizasyon tekniğidir. Optimizasyon problemi çözümünde benzetilmiş tavlama algoritmasının kullanılması, optimal bir çözüm bulma ile katıların tavlama prosedüründe düşük enerji seviyesinin bulunması arasındaki benzerliğe bağlı olarak geliştirilmiştir. Optimizasyon problemi ve tavlama işlemi arasındaki benzerlikte, katının durumları optimizasyon probleminin mümkün olan çözümlerini temsil eder ve bu durumların enerjileri, çözümler için hesaplanan amaç fonksiyon değerlerine karşılık gelir. Minimum enerji durumu problem için optimal çözümü ifade eder, hızlı soğutma işlemi ise yerel optimum olarak düşünülebilir.Bu tez çalışmasında global optimizasyon metotlarından benzetilmiş tavlama algoritması kullanılarak sonlu eleman modeli güncellemesi yöntemiyle bir kirişte hasar yerinin belirlenmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
In recent years, many techniques have been developed for structural damage detection. One of these methods is finite element model updating method. Finite element model updating method procedure aims to adjust the uncertain properties of the finite element model by minimising iteratively the differences between the measured modal parameters and the corresponding analytical predictions.Finite element model updating method may be considered as an optimization process. In finite element model updating, an objective function is minimized which contains differences between experimental and numerical natural frequencies and mode shapes. Robust and reliable optimization algorithms must be used for this problem. In this study, simulated annealing which is a global optimization technique is used to minimize the objective function.Simulated annealing is an uncostrained optimization technique. Simulated annealing algorithms which are used in the solution of the optimization problem have been developed based on an analogy between the annealing of solids to find the lowest energy level that corresponds to the optimal solution. In the analogy between the optimization problem and the annealing process, the states of the solid represent possible solutions of the optimization problem and the energies of these states correspond to the objective function values which are calculated for solutions. Minimum energy state defines an optimal solution for the problem and the rapid cooling process is considered as a local optimum.In this study, the global optimization technique; simulated annealing is used for the finite element model updating technique in order to detect the damage of a beam.