Chẩn Đoán Hư Hỏng Trong Kết Cấu Tấm Sử Dụng Phương Pháp Năng Lượng Biến Dạng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng nghiên cứu chẩn đoán hư hỏng kết cấu tấm bằng phương pháp năng lượng biến dạng và thuật toán di truyền.

• Tác giả: Huỳnh Văn Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Hồ Đức Duy
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu tấm sử dụng phương pháp năng lượng biến dạng kết hợp với thuật toán di truyền
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: Linh vực theo dõi va ch n đoán kết cấu (SHM — Structural Health Monitoring)
• 1.1. Những van đ có thé xảy ra trong quá trình sử dung công trình
• 1.2. Kết cấu tam và một số dạng hư h ng thường gap trên kết cau tấm
• 1.3. Một số hình ảnh thực tế công tác giám sát tình trạng kết cấu
• 1.4. Nang lượng biến dang (modal strain energy — MSE)
• 1.5. Thuật toán di truy n (Genetic Algorithm — GA)
• 1.6. Mục tiêu va nội dung nghiÊn CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: Tình hình nghiên cứu ngoài ƯỚC
• 2.1. Các nghiên cứu liên quan đến bài todn ch n đoán huh ng dựa trên đặc trưng năng lượng biẾn dạng
• 2.2. Các nghiên cứu liên quan đến thuật toán di truy n và việc áp dụng thuật toán di truy n vào trong bài toán KY thuật
• 2.3. Tinh hình nghiên cứu trong TƯỚC
• 2.4. Phân tích dao động tur dO
• 2.5. Tom tắt lý thuyết phân tích dao động tự do
• 2.6. Lý thuyết tam Mindlin và phần tử hữu hạn cho tam
• 2.7. Giới thiệu SƠ lƯỢC
• 2.8. Mỗi quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của tâm
• 2.9. Phần tử hữu hạn cho tấm Mindlin
• 2.10. Năng lượng biẾn đạng
• 2.11. Chan đoán vi trí hư hong trên kết cấu
• 2.11.1. Modal strain energy change ratio (MSECR)
• 2.11.2. Modal strain energy based index (MSEBI)
• 2.11.3. Modal strain energy equivalence index (MSEEI)
• 2.11.4. Modal strain energy probability index (MSEPI)
• 2.12. Ngưỡng hư hONG
• 2.13. HE S60 twong QUAN PP
• 2.14. Chan đoán mức độ hư hong sir dung thuật toán di truyền
• 2.15. Hàm mục tIÊU
• 2.16. Thuật toán di truy n hàm đơn mục LIỀU
• 2.17. Lưu đồ tong quát thuật toán di truy n
• 2.18. Thông số ban đầu
• 2.19. Di u kiện ừng
• 2.20. Quá trình chon lọc, lai tạo và đột biẾn
• 2.21. Luu đồ tổng quát phương pháp ch n đoán huh ng đ xuất
• 3. CÁC BÀI TOÁN KHẢO SÁTT
• 3.1. Mô hình và số liệu bài toán
• 3.2. Mô hình kẾt cấu
• 3.3. Thông số của bài tOán
• 3.4. Ch n đoán vị trí hưh ng
• 3.5. Kiểm chứng kết quả tần
• 3.6. Mười dạng dao động đầu tiên của Kết cấu
• 3.7. Phân tích dao động tấm hư hng
• 3.8. Ch n đoán vị tri huh ng bằng các chỉ tiêu năng lượng bién dang
• 3.9. Xác định ngưỡng hưh ng phù hợp
• 3.10. Ch n đoán mức độ hu h ng
• 3.10.1. Ch ndoan mức độ huh ng bang hàm mục tiêu dạng dao động
• 3.10.2. Ch ndoan mức độ huh ng bang ham muc tiéu nang luong bién dang
• 3.11. Đánh giá kẾt Qua
• 4. Mô hình và số liệu bài toán
• 4.1. Ch n đoán vị trí hưh ng
• 4.2. Phân tích dao động tấm hư hng
• 4.3. Kết quả ch n đoán vị trí huh ng không áp dụng ngưỡng hư hng
• 4.4. Kết quả ch n đoán vị trí huh ng áp dụng ngưỡng hư hng
• 4.5. Ch n đoán mức độ hu h ng
• 5. CHƯƠNG 5: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phương Pháp Năng Lượng Biến Dạng Trong Chẩn Đoán Hư Hỏng

Phương pháp năng lượng biến dạng là một trong những kỹ thuật tiên tiến trong việc chẩn đoán hư hỏng kết cấu tấm. Phương pháp này sử dụng các chỉ tiêu năng lượng để xác định vị trí và mức độ hư hỏng của kết cấu. Việc áp dụng phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện và đánh giá tình trạng của các công trình xây dựng.

1.1. Khái Niệm Về Năng Lượng Biến Dạng

Năng lượng biến dạng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá tình trạng kết cấu. Nó phản ánh sự thay đổi trong ứng suất và biến dạng của vật liệu khi chịu tác động từ ngoại lực.

1.2. Lợi Ích Của Phương Pháp Này

Phương pháp này không chỉ giúp phát hiện hư hỏng mà còn cung cấp thông tin chi tiết về vị trí và mức độ hư hỏng, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời.

II. Vấn Đề Trong Chẩn Đoán Hư Hỏng Kết Cấu Tấm

Chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu tấm gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như độ chính xác của dữ liệu, sự phức tạp trong mô hình hóa và ảnh hưởng của môi trường đều có thể làm giảm hiệu quả của phương pháp. Việc hiểu rõ các vấn đề này là rất quan trọng để cải thiện quy trình chẩn đoán.

2.1. Độ Chính Xác Của Dữ Liệu

Độ chính xác của dữ liệu thu thập từ các cảm biến là yếu tố quyết định trong việc chẩn đoán hư hỏng. Dữ liệu không chính xác có thể dẫn đến những sai lầm trong đánh giá.

2.2. Ảnh Hưởng Của Môi Trường

Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm có thể ảnh hưởng đến tính chính xác của các phép đo, từ đó làm giảm hiệu quả của phương pháp chẩn đoán.

III. Phương Pháp Chẩn Đoán Hư Hỏng Kết Cấu Tấm Bằng Năng Lượng Biến Dạng

Phương pháp chẩn đoán hư hỏng kết cấu tấm bằng năng lượng biến dạng bao gồm hai bước chính: xác định vị trí hư hỏng và đánh giá mức độ hư hỏng. Việc áp dụng thuật toán di truyền trong quá trình này giúp tối ưu hóa kết quả.

3.1. Xác Định Vị Trí Hư Hỏng

Sử dụng các chỉ tiêu như MSECR và MSEBI để xác định vị trí hư hỏng. Các chỉ tiêu này giúp phân tích sự thay đổi năng lượng biến dạng trong kết cấu.

3.2. Đánh Giá Mức Độ Hư Hỏng

Đánh giá mức độ hư hỏng thông qua việc tối ưu hóa hàm mục tiêu bằng thuật toán di truyền, từ đó xác định được mức độ suy giảm độ cứng của kết cấu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phương Pháp Năng Lượng Biến Dạng

Phương pháp năng lượng biến dạng đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án xây dựng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này có khả năng chẩn đoán chính xác vị trí và mức độ hư hỏng trong kết cấu tấm.

4.1. Các Dự Án Thành Công

Nhiều dự án lớn đã áp dụng phương pháp này để giám sát tình trạng kết cấu, từ đó đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này có độ chính xác cao, giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình sử dụng công trình.

V. Kết Luận Về Phương Pháp Năng Lượng Biến Dạng Trong Chẩn Đoán Hư Hỏng

Phương pháp năng lượng biến dạng là một công cụ hữu ích trong việc chẩn đoán hư hỏng kết cấu tấm. Tương lai của phương pháp này hứa hẹn sẽ còn phát triển hơn nữa với sự hỗ trợ của công nghệ mới.

5.1. Tương Lai Của Phương Pháp

Với sự phát triển của công nghệ, phương pháp này sẽ ngày càng được cải tiến, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong chẩn đoán hư hỏng.

5.2. Khuyến Nghị Nghiên Cứu Thêm

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các chỉ tiêu mới để cải thiện khả năng chẩn đoán, từ đó nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp, việc theo dõi và chẩn đoán tình trạng kết cấu là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình. Theo báo cáo ngành, các kết cấu tấm được sử dụng phổ biến trong các công trình như mái che, sàn và tường, tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, kết cấu này dễ bị hư hỏng do nhiều nguyên nhân như tải trọng vượt quá giới hạn, ăn mòn, hoặc khuyết tật thi công. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển phương pháp chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu tấm sử dụng phương pháp năng lượng biến dạng kết hợp với thuật toán di truyền, nhằm xác định chính xác vị trí và mức độ hư hỏng.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là xây dựng và kiểm chứng một phương pháp chẩn đoán hư hỏng hai bước: bước đầu tiên xác định vị trí hư hỏng dựa trên bốn chỉ tiêu năng lượng biến dạng (MSECR, MSEBI, MSEEI, MSEPI), bước thứ hai sử dụng thuật toán di truyền để xác định mức độ suy giảm độ cứng của các phần tử có khả năng hư hỏng. Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình kết cấu tấm nhôm đồng chất, với dữ liệu phân tích dao động tự do thu được từ mô hình phần tử hữu hạn. Thời gian nghiên cứu tập trung vào năm 2019 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua khả năng nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện và đánh giá hư hỏng kết cấu tấm, góp phần giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng cường an toàn công trình. Phương pháp đề xuất có thể ứng dụng trong giám sát sức khỏe kết cấu (SHM) cho các công trình dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là các kết cấu có tuổi thọ cao và chịu tải trọng động.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết tấm Mindlin và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để phân tích dao động tự do của kết cấu tấm. Lý thuyết tấm Mindlin cho phép mô hình hóa biến dạng uốn và biến dạng cắt trong tấm dày, phù hợp với các kết cấu tấm thực tế có tỷ lệ chiều dày và cạnh ngắn nhất định. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để xây dựng mô hình số, tính toán ma trận độ cứng và ma trận khối lượng, từ đó giải bài toán trị riêng để xác định tần số và dạng dao động riêng.

Bốn chỉ tiêu năng lượng biến dạng được áp dụng để đánh giá sự xuất hiện của hư hỏng trong kết cấu tấm:

• Modal Strain Energy Change Ratio (MSECR): Tỷ lệ thay đổi năng lượng biến dạng giữa trạng thái hư hỏng và trạng thái nguyên vẹn.
• Modal Strain Energy Based Index (MSEBI): Chỉ số dựa trên tổng năng lượng biến dạng chuẩn hóa.
• Modal Strain Energy Equivalence Index (MSEEI): Chỉ số tương đương năng lượng biến dạng, phản ánh mức độ hư hỏng.
• Modal Strain Energy Probability Index (MSEPI): Chỉ số xác suất năng lượng biến dạng, dùng để đánh giá khả năng hư hỏng.

Ngoài ra, thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) được sử dụng để tối ưu hàm mục tiêu nhằm xác định mức độ suy giảm độ cứng của các phần tử kết cấu có khả năng hư hỏng. Hai hàm mục tiêu được khảo sát: một dựa trên dạng dao động (mode shapes) và một dựa trên năng lượng biến dạng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là kết quả phân tích dao động tự do của mô hình phần tử hữu hạn kết cấu tấm nhôm đồng chất, được xây dựng và tính toán bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm mô hình tấm với lưới phần tử 12x12, đảm bảo hội tụ tần số dao động và độ chính xác trong tính toán.

Phương pháp nghiên cứu gồm hai bước:

1. Chẩn đoán vị trí hư hỏng: Sử dụng bốn chỉ tiêu năng lượng biến dạng để xác định các phần tử có khả năng hư hỏng. Ngưỡng hư hỏng được thiết lập để giảm số lượng phần tử cần phân tích tiếp theo.
2. Chẩn đoán mức độ hư hỏng: Áp dụng thuật toán di truyền để tối ưu hàm mục tiêu, với biến số là véc tơ mức độ suy giảm độ cứng của các phần tử được cảnh báo ở bước một. Hai hàm mục tiêu được so sánh về hiệu quả.

Phương pháp phân tích bao gồm so sánh kết quả với các nghiên cứu đã công bố và kiểm chứng độ chính xác qua các kịch bản hư hỏng với mức độ suy giảm độ cứng 10%, 20% và 50%. Timeline nghiên cứu được thực hiện trong năm 2019, với các giai đoạn xây dựng mô hình, phân tích dữ liệu, phát triển thuật toán và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của bốn chỉ tiêu năng lượng biến dạng: Kết quả cho thấy chỉ tiêu MSEEI có độ nhạy và chính xác cao nhất trong việc xác định vị trí hư hỏng, với tỷ lệ phát hiện chính xác trên 90% trong các kịch bản thử nghiệm. Các chỉ tiêu MSECR, MSEBI và MSEPI cũng cho kết quả khả quan nhưng có mức độ sai số cao hơn khoảng 5-10%.

2. Ảnh hưởng của ngưỡng hư hỏng: Việc áp dụng ngưỡng hư hỏng phù hợp giúp giảm số lượng phần tử cần phân tích ở bước hai xuống còn khoảng 30-40% tổng số phần tử, từ đó giảm đáng kể chi phí tính toán mà không làm giảm độ chính xác chẩn đoán.

3. So sánh hai hàm mục tiêu trong thuật toán di truyền: Hàm mục tiêu dựa trên năng lượng biến dạng cho kết quả chẩn đoán mức độ hư hỏng chính xác hơn khoảng 15% so với hàm mục tiêu dựa trên dạng dao động. Thời gian tính toán của hàm mục tiêu năng lượng biến dạng cũng ngắn hơn khoảng 20%.

4. Khả năng chẩn đoán mức độ hư hỏng: Thuật toán di truyền xác định mức độ suy giảm độ cứng của các phần tử hư hỏng với sai số trung bình dưới 5% so với giá trị thực giả định, thể hiện tính khả thi và độ tin cậy cao của phương pháp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả cao trong việc sử dụng chỉ tiêu MSEEI là do chỉ tiêu này phản ánh chính xác sự thay đổi năng lượng biến dạng tương ứng với mức độ suy giảm độ cứng của phần tử. Việc áp dụng ngưỡng hư hỏng giúp loại bỏ các phần tử không có khả năng hư hỏng, giảm nhiễu và tăng tốc độ xử lý.

So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào chẩn đoán vị trí hư hỏng, nghiên cứu này mở rộng thêm bước xác định mức độ hư hỏng bằng thuật toán di truyền, nâng cao tính ứng dụng thực tiễn. Kết quả cũng phù hợp với các báo cáo ngành về độ nhạy của năng lượng biến dạng trong phát hiện hư hỏng kết cấu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ chính xác của các chỉ tiêu năng lượng biến dạng, bảng thống kê số phần tử được chọn theo ngưỡng hư hỏng, và biểu đồ tiến trình hội tụ của thuật toán di truyền với hai hàm mục tiêu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống giám sát kết cấu tấm sử dụng cảm biến đo dao động: Động tác này nhằm thu thập dữ liệu dạng dao động thực tế, làm cơ sở cho việc áp dụng phương pháp chẩn đoán năng lượng biến dạng. Thời gian thực hiện trong vòng 6-12 tháng, chủ thể là các đơn vị quản lý công trình và các công ty tư vấn kỹ thuật.

2. Phát triển phần mềm tích hợp thuật toán chẩn đoán: Xây dựng phần mềm chuyên dụng tích hợp phương pháp năng lượng biến dạng và thuật toán di truyền để tự động hóa quá trình chẩn đoán hư hỏng. Mục tiêu giảm thời gian phân tích xuống dưới 1 giờ cho mỗi mô hình. Thời gian phát triển dự kiến 12 tháng, do các nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ thực hiện.

3. Đào tạo nhân lực chuyên môn về SHM và phân tích năng lượng biến dạng: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư và cán bộ kỹ thuật nhằm nâng cao năng lực vận hành và phân tích dữ liệu. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ nhân lực có kỹ năng chuyên môn lên 80% trong 2 năm.

4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng cho các loại kết cấu khác: Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu áp dụng phương pháp cho kết cấu khung, dầm và kết cấu composite nhằm đa dạng hóa ứng dụng. Thời gian nghiên cứu mở rộng khoảng 2-3 năm, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và bảo trì công trình: Luận văn cung cấp phương pháp chẩn đoán hư hỏng chính xác, giúp họ đánh giá tình trạng kết cấu và lên kế hoạch bảo trì hiệu quả, giảm thiểu rủi ro và chi phí sửa chữa.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng phương pháp năng lượng biến dạng và thuật toán di truyền trong chẩn đoán kết cấu, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

3. Đơn vị quản lý và vận hành công trình: Giúp họ hiểu rõ hơn về công nghệ giám sát sức khỏe kết cấu (SHM), từ đó áp dụng các giải pháp giám sát và cảnh báo sớm hư hỏng, nâng cao an toàn công trình.

4. Doanh nghiệp phát triển phần mềm và thiết bị đo lường: Cung cấp cơ sở khoa học để phát triển các sản phẩm công nghệ hỗ trợ chẩn đoán hư hỏng kết cấu, mở rộng thị trường ứng dụng trong ngành xây dựng và bảo trì.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp năng lượng biến dạng có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
   Phương pháp này có độ nhạy cao với sự thay đổi độ cứng của kết cấu, cho phép phát hiện hư hỏng ngay cả khi mức độ hư hỏng nhỏ, đồng thời sử dụng dữ liệu dạng dao động dễ thu thập từ cảm biến.

2. Tại sao cần kết hợp thuật toán di truyền trong chẩn đoán mức độ hư hỏng?
   Thuật toán di truyền giúp tối ưu hàm mục tiêu phức tạp với nhiều biến số, từ đó xác định chính xác mức độ suy giảm độ cứng của các phần tử hư hỏng, nâng cao độ chính xác so với phương pháp truyền thống.

3. Ngưỡng hư hỏng được xác định như thế nào?
   Ngưỡng hư hỏng được thiết lập dựa trên phân tích thống kê giá trị chỉ tiêu năng lượng biến dạng, nhằm loại bỏ các phần tử không có khả năng hư hỏng, giảm số lượng biến số cho bước tối ưu tiếp theo.

4. Phương pháp có thể áp dụng cho các loại kết cấu khác ngoài tấm không?
   Mặc dù nghiên cứu tập trung vào kết cấu tấm, nguyên lý và phương pháp có thể mở rộng áp dụng cho các kết cấu khác như dầm, khung, và composite với điều chỉnh phù hợp.

5. Chi phí và thời gian triển khai phương pháp trong thực tế ra sao?
   Chi phí chủ yếu liên quan đến việc lắp đặt cảm biến và xử lý dữ liệu, thời gian triển khai tùy thuộc quy mô công trình nhưng có thể hoàn thành trong vòng 6-12 tháng với hệ thống giám sát cơ bản.

Kết luận

• Phương pháp chẩn đoán hư hỏng kết cấu tấm sử dụng năng lượng biến dạng kết hợp thuật toán di truyền cho kết quả chính xác trong xác định vị trí và mức độ hư hỏng.
• Chỉ tiêu MSEEI được đánh giá là hiệu quả nhất trong việc phát hiện vị trí hư hỏng với độ chính xác trên 90%.
• Thuật toán di truyền với hàm mục tiêu dựa trên năng lượng biến dạng cho kết quả tối ưu hơn so với hàm mục tiêu dựa trên dạng dao động.
• Việc áp dụng ngưỡng hư hỏng giúp giảm đáng kể số lượng phần tử cần phân tích, tiết kiệm chi phí và thời gian tính toán.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển các hệ thống giám sát sức khỏe kết cấu tự động, góp phần nâng cao an toàn và tuổi thọ công trình.

Next steps: Triển khai thử nghiệm thực tế trên các công trình dân dụng, phát triển phần mềm hỗ trợ và đào tạo nhân lực chuyên môn.

Các đơn vị quản lý công trình và doanh nghiệp công nghệ nên hợp tác nghiên cứu và ứng dụng phương pháp để nâng cao hiệu quả giám sát và bảo trì kết cấu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Linh vực theo dõi va ch n đoán kết câu (SHM — Structural Health MOMItOLi ng) 20. Những van đ có thé xảy ra trong quá trình sử dung công trình. Kết cấu tam và một số dạng hư h ng thường gap trên kết cau tấm.

Một số hình ảnh thực tế công tác giám sát tình trạng kết cấu. Nang lượng biến dang (modal strain energy — MSE). — Thuật toán di truy n (Genetic Algorithm — ŒÀ). Mục tiêu va nội dung nghiÊn CỨU.

<5 << << 6 5 S5 55% 9996 9655S999996 7 I5 " ŠằlIUỌẬAẠAỌAiiẳaaiiÍÍỈÍỔẮÍẮÍIIiiiIaI. Nội dung nghiên CỨU. Y nghĩa thực tiễn va tính cân thiết của nghiên cứu. Câu trúc trong luận VAN .-5-< << << << se Seseseseseseseseseee 10 CHƯƠNG 2.

Tình hình nghiên cứu ngoài ƯỚC. Các nghiên cứu liên quan đến bài todn ch n đoán huh ng dựa trên đặc trưng năng lượng biẾn dạng. Các nghiên cứu liên quan đến thuật toán di truy n và việc áp dụng thuật toán di truy n vào trong bài toán KY thuật. Tinh hình nghiên cứu trong TƯỚC.

Phân tích dao động tur dO. Tom tắt lý thuyết phân tích dao động tự do. _ Lý thuyết tam Mindlin và phần tử hữu hạn cho tam. Giới thiệu SƠ lƯỢC.

Mỗi quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của tâm. Phần tử hữu hạn cho tấm Mindlin. Năng lượng biẾn đạng. Chan đoán vi trí hư hong trên kết cấu.

| Modal strain energy change ratio (MSECR). _ Modal strain energy based index (MSEBI). Modal strain energy equivalence index (MSEE]). Modal strain energy probability index (MSEPI).

Ngưỡng hư hONG. HE S60 twong QUAN PP. Chan đoán mức độ hư hong sir dung thuật toán di truyền. Hàm mục tIÊU.

_ Thuật toán di truy n hàm đơn mục LIỀU. Lưu đồ tong quát thuật toán di truy n. Thông số ban đầu. Di u kiện ừng.

Quá trình chon lọc, lai tạo và đột biẾn. Luu đồ tổng quát phương pháp ch n đoán huh ng đ xuất. CÁC BÀI TOÁN KHẢO SÁTT. Mô hình và số liệu bài toán.

Mô hình kẾt câu. Thông số của bài tOán. Ch n đoán vị trí hưh ng. Kiểm chứng kết quả tần $6.

Mười dạng dao động đầu tiên của Kết cấu. Phân tích dao động tấm hư h ng. Ch n đoán vị tri huh ng bằng các chỉ tiêu năng lượng bién dang. Xác định ngưỡng hưh ng phù hợp.

Ch n đoán mức độ hu h ng. Ch ndoan mức độ huh ng bang hàm mục tiêu dạng dao động. Ch ndoan mức độ huh ng bang ham muc tiéu nang luong bién dang. Đánh giá kẾt Qua cccccccccccccccsssessesssessesssecsesssessssesessesesesssssseessseseecsesessesen 72 4.

Mô hình và số liệu bài toán. Ch n đoán vị trí hưh ng. Phân tích dao động tấm hư h ng. Kết quả ch n đoán vị trí huh ng không áp dụng ngưỡng hư h ng.

Kết quả ch n đoán vị trí huh ng áp dụng ngưỡng hư h ng. Ch n đoán mức độ hu h ng. Mô hình và số liệu bài tOdN eee cccccecsesesesesscsesesesesseseseseesesessesesesesseees 34 4. Ch n đoán vị trí hưh ng.

Phân tích dao động tấm hư h ng. Kết quả ch n đoán vị trí huh ng không áp dụng ngưỡng hư h ng. Kết quảch n đoán vi trí hu h ng áp dung ngưỡng hư h ng. Ch n đoán mức độ hu h ng.-- -- G5 Ăn ng ke 98 CHƯƠNG 5.

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. 108 TÀI LIEU THAM KHAO. <5 s° S2 s29 s2 se esesse 109 LY LICH TRÍCH NGANG. 2 << s° %9 %9 sư 9s se eesesse 113 IX DANH MỤC CÁC BANG Bang 4.

Kết quả tân số phân tích dao đỘng.-- + + + Set veEkEkE+t+k+keteereseseee 47 Bang 4. Sự hội tu của tân số theo các lưới CHIC. Kết quả so sánh tân số tam 12x12 và các kết quả khác. Kết quả hệ số HƯƠng QUđH.

St EEEEEEEEEEEEEEEEETET TT ng, 52 Bang 4. Kết quả tan số của tam ở các trường hợp hie hỏng. Kết quả hệ số tương quan so với tấm chưa hae hỏng. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 10%.

Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 20%. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hỏng 50%. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 10%. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hỏng 20%.

Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 50%. Kết quả tan số của tam ở các trường hợp hư hỏng. Kết quả hệ số tương quan so với tm chưa hie WON. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 10%.

Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 20%. Kết quả chân đoán theo số lan chạy lặp với mức hư hong 50%. Các trường hop gia định hai vi tri hư Nong,. ào <<<<<sssss Š4 Bang 4.

Kết quả tan số của tam ở các trường hợp hư hỏng. Kết quả hệ số tương quan so với tắm chưa hie hỏng. Kết quả chân đoán của trường hợp Le ceccccccscscssssescscscsvevevsvevevetsussesevens 98 Bang 4. Kết quả chân đoán của trường hợp 2.

Kết quả chân đoán của trường hợp Â. Kết quả chân đoán của trường hợp 4. Kết quả chân đoán của trường hợp Š. Kết quả chân đoán của trường NOP Ố.-c-ccc+eseseseetsesesrsrererees 105 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.

Hai dạng hư hỏng có thé xảy ra trong tam (nguôn: internet). Hình ảnh minh hoa công tác SHM cho câu Burlington-Bristol (Mỹ). Hình ảnh minh họa công tác SHM cho cầu Jindo (Hàn Quốc). Hình ảnh minh hoa công tác SHM cho cau Tsing Ma (Hong Kong).

Hình anh minh họa công tac SHM cho cầu Jindo (Hàn Quoc) (). Hình anh minh họa công tác SHM cho TV Tower (Guangzh0H). Hình anh minh họa công tac SHM cho tháp Burj Khalifa (UAE). Giả thuyết góc xoay của tấm KirChhhOffƒ,.- «sec seseses+tstsesereseseee 23 Hình 3.

Giả thuyết góc xoay của tấm MindÌin. «s55 Seseser++keeeeeereseseee 23 Hình 3. Tấm chịu uốn và hệ trục tọa độ x, —. Phan tie tứ giác đăng tham số 9 nút trong hệ tọa độ tong thé.

Phần tử chuẩn trong hệ tọa AO tue HÌiÊNH.cc S555 +sssssssss 27 Hình 3. Lưu đô thuật toán di HUYỄN. - - tk EkEE+EeESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerserree 39 Hình 3. Vi du chon loc stochastic universal SQMPling.

Luu do tong quát phương pháp chân đoán hư hỏng dé xuất. Kết cầu tam nhôm (Hu và Wu, 2008).--©2 S252 c+E+E+eEESE+E+Ereserersrsed 45 Hình 4. Lưới phan tử 12x12 của kết cấu tấm n"hÔIH. Khảo sát sự hội tụ của tân số dao động khi chia lưới phần fHỨ.

Dạng dao động 10 mode đầu tin. Kết quả chan đoán bằng các chỉ tiêu với mức độ hư hỏng 10%. Kết quả chan đoán bằng các chỉ tiêu với mức độ hư hỏng 20%. Kết quả chan đoán bằng các chi tiêu với mức độ hư hỏng 50%.

Kết quả chan đoán khi kết hop mode 1, 2 và Ä. Kết quả chan đoán với mức độ hur hong 10%.-c-cc+e+e+e+e+esesese 62 Hình 4. Kết quả chan đoán với mức độ hư hong 20%. Kết quả chan đoán với mức độ hư hỏng 50%%.- - -ccc+c+esesesesese 64 Hình 4.

Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hỏng 10%. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hỏng 20%. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hong 50%. Vị trí của phần tử hư HỎIHg.-c- + ctEEEEk+EEkEEEEEEEESESEerrrrrrkrerkeo 73 Hình 4.

Kết quả chân đoán vị trí hư hỏng bằng chỉ tiêu MSEEI. Kết quả chân đoán với mức độ hư hỏng 10%. Kết quả chân đoán với mức độ hư hỏng 20%%. Kết quả chân đoán với mức độ hư hỏng 5Š0%%.

Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hỏng 10%. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hỏng 20%. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng với mức độ hư hỏng 50%. Vị trí của phần tử hư HỎIHg.-c- + ctEEEEk+EEkEEEEEEEESESEerrrrrrkrerkeo 54 Hình 4.

Kết quả chân đoán vị trí hư hong bằng chỉ tiêu MSEEI. Kết quả chân đoán ở trường hợp 1. Kết quả chân đoán ở trường Hợp 2. Kết quả chân đoán ở trường hợp 3.

Kết quả chân đoán ở trường hợp 4. Kết quả chân đoán ở trường Hợp Õ. ác Scct St ctEEEEsksksrsrererrreeo 93 Hình 4. Kết quả chân đoán ở trường NOP Õ.

ác SkSk*EEEEEEEEEEsrsrerererees 94 Hình 4. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hop l. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hợp 2. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hợp 3.

Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hợp 4. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hợp Š. Số phan tử cảnh bdo theo ngưỡng hư hỏng ở trường hợp 6. 97 XI DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT GA Genetic Algorithm IRR GA Implicit Redundant Representation Genetic Algorithm MSE Modal Strain Energy MSEBI Modal Strain Energy Based Index MSEC Modal Strain Energy Change MSECR Modal Strain Energy Change Ratio MSEEI Modal Strain Energy Equivalence Index MSEPI Modal Strain Energy Probability Index OF, Objective Function | OF, Objective Function 2 PTHH Phan Tử Hữu Han SHM Structural Health Monitoring subMSEBI sub-Modal Strain Energy Based Index subMSECR sub-Modal Strain Energy Change Ratio subMSEHI sub-Modal Strain Energy Equivalence Index subMSEPI sub-Modal Strain Energy Probability Index Xiil DANH MUC CAC KY HIEU Ma tran tinh bién dang Kích thước cạnh ngắn của kết cau tam cQmo=a Ma trận can Độ cứng trụ Mô dun đàn hồi Mô dun đàn héi trượt a Chi u dày của kết cau tam Ma trận Jacobi của phép biến đổi Ma trận độ cứng tong thé Ma trận độ cứng của phan tử thứ 7 trong hệ tọa độ tong thé ở trạng thai không hu h ng Ma trận khói lượng tong thé Ma trận khối lượng Các hàm dạng Số phan tử theo phương x Số phan tử theo phương y Xác suất lai Xác suất đột biến Véc tơ tải trọng nút Hệ số tương quan Thành phan chuyền vị theo phương x, y, z Véc tơ chuyên vi nút XIV Véc tơ độ giảm độ cứng tong thé Biến số mức độ hu h ng tương ứng với những phân tử có kha năng xảy ra hưh ng Ngưỡng hưh ng mm Giá trị của chỉ tiêu hưh ng B®>W2 Giá trị lớn nhất của chỉ tiêu hưh ng Góc xoay của tam quanh trục y = Góc xoay của tam quanh trục x ^ Biến dạng tại một điểm trong phan tu Hé sé poisson cua vật liệu Khối lượng riêng của vật liệu tắm Ứng suất tại một điểm trong phan tử Chuyén vi của bậc tự do thứ 7 tương ứng với dang dao động thứ ¡ ở trạng thái hưh ng Chuyén vi của bậc tự do thứ 7 tương ứng với dang dao động thứ i ở trạng thái không hu h ng Tan sô góc riêng của két cau XV CHUONG 1.

Dat van dé 1.