عنوان

ارزیابی عوامل عدم قطعیت تأثیرگذار در عملکرد دینامیکی سازه اسکله با استفاده از مطالعه مدل‌صهای فیزیکی و عددی

‭۱۴۰۵۴پ‬

per

ارزیابی عوامل عدم قطعیت تأثیرگذار در عملکرد دینامیکی سازه اسکله با استفاده از مطالعه مدل‌صهای فیزیکی و عددی

/مرتضی بیک لریان

: عمران

، ‮‭۹۴‬

چاپی

دکتری

عمران- گرایش سازه‌صهای دریایی

‮‭۱۳۹۴/۰۶/۳۱‬

تبریز

اسکله‌صها سازه‌صهای دریایی هستند که به منظور پهلوصگیری و مهار کشتی جهت بارگیری و باراندازی کالا و همینطور ایجاد فضاهای گردشگری و دیگر اهداف خاص ساخته می‌صشوند .با توجه به ماهیت تصادفی بودن بسیاری از متغیرهای مورد استفاده در مهندسی سواحل، اکثر پارامترها می‌صتوانند به-صورت مقادیر قطعی به حساب بیایند .اسکله‌صها، علاوه بر اینکه تحت تأثیر امواج تصادفی دریا هستند، با توجه به کاربردشان در طول عمر بهره‌صبرداری دائما در معرض انواع بارگذاری و عوامل محیطی قرار دارند .بیشتر این بارگذاری‌صها و عوامل محیطی در نوع خود می‌صتواند از عدم قطعیت برخوردار باشد .برای بررسی اثر پارامترهای عدم قطعیت بر مشخصات دینامیکی سازه، ابتدا باید نقاط حساس سازه نسبت به جرم، سختی و مکان جزءسیستم‌صها در سازه اصلی تعیین گردد .بدین منظور، ابتدا یک تحلیل حساسیت نسبت به تغییرات سختی و نیز یک تحلیل حساسیت نسبت به تغییرات جرم انجام شد .برای تعیین المان حساس، تغییری جزیی در سختی یا جرم آن المان اعمال شد و اثرات آن بر روی کلیه فرکانس‌صهای طبیعی سازه در بازه مشخص بررسی شد .سپس این فرآیند بر روی تمامی المان‌صهای سازه اعمال شد و موقعیت المان حساس نسبت به تغییرات سختی یا جرم تعیین شد .همچنین برای بررسی دقیقتر، از روش نیومارک برای به‌صدست آوردن پاسخ دینامیکی سازه نسبت به یک نیروی واحد استفاده شد .نتایج به‌صدست آمده، نتایج تحلیل حساسیت را تأیید نمود .در نهایت با استفاده از نتایج تحلیل حساسیت مقادیر صحیح جرم و سختی برای بررسی عدم‌صقطعیت سازه تعیین گردید .استفاده از مدل‌های قطعی معمولا برای پیش‌بینی دقیق پاسخ دینامیکی خطی سازه‌صهای پیچیده کافی نیست، در حالی‌صکه مدل‌های احتمالاتی برای مدل‌صسازی عدم‌قطعیت‌ها بسیار کارآمدتر هستند .از اینرو، در این پژوهش بر روی نمونه آزمایشگاهی یک سازه اسکله آنالیز مودال تجربی انجام گرفته و وجود عدم‌صقطعیت در خصوصیات دینامیکی با اتصال تصادفی جرم- فنر ها به عرشه آن مطالعه گردید .نمونه سازه اولیه در نرم افزار ‮‭ANSYS‬ مدل شد و برای مطالعه عددی رفتار آن از روش المان محدود اتفاقی استفاده گردید .در همین رابطه، برای مدل نمودن خصوصیات دینامیکی سیستم از مفهوم توزیع‌صهای متغیر ماتریس تصادفی گوس و ویشارت استفاده شد .در واقع، عدم‌صقطعیت مربوط به مدل، به‌صصورت" جزءسیستم‌صهایی "مدل شدند که اتصال آنها به سازه اصلی به شکلی کاملا تصادفی صورت می‌صگیرد .در نتیجه یک مدل احتمالاتی بر اساس تئوری ماتریس تصادفی برای بیان عدم‌صقطعیت‌صهای دینامیکی آن به‌صدست می‌صآید .بنابراین، اثر پارامترهای عدم قطعیت، در سیستم اولیه مدل‌صسازی شد و سپس با استفاده از این مدل، اثر پارامترصهای نامعلوم که نحوه توزیع آنها در سازه و مشخصات دینامیکی آن‌صها در دسترس نیست مطالعه گردید .در این روش، ابتدا توابع چگالی احتمالاتی بر روی داده‌صهای موجود برازش شده و پارامترهای مربوط به مدل‌صسازی را به‌صصورت متغیر تصادفی نمایش داد .در نهایت در این رساله با بررسی عملکرد دینامیکی چند مدل از اسکله‌صهای متداول، نشان داده شد که برای طیف وسیعی از این دست از سازه‌صها، مدل به‌صدست آمده به خوبی می‌صتواند عدم‌صقطعیت‌صهای محیطی را لحاظ نماید و چهارچوبی برای ارزیابی عوامل عدم‌صقطعیت در عملکرد دینامیکی اینگونه سازه‌صها ارائه کند .نتایج به‌صدست آمده از مدل مورد بررسی در این تحقیق نشان دادند که تابع چگالی احتمال ماتریس تصادفی ویشارت به‌صطور قابل ملاحظه‌صای بهتر از ماتریس تصادفی گوس توانایی ارزیابی و ردگیری پارامترهای عدم‌صقطعیت موجود در پاسخ دینامیکی سیستم را دارد .

mass to the deck. The finite element model of the baseline structure is modeled in ANSYS and a numerical study of its behavior is carried out. For this purpose, the concept of distribution of Gaussian and Wishart random matrices of variables are used. The model uncertainty is modeled as subsystems that are attached to main structure at quite randomly selected locations. As a result, a probabilistic model is obtained based on random matrix theory that shows its dynamic uncertainty. Therefore, the effect of uncertain parameters is modeled on the baseline system Then, the effect of undefined parameters, that their distribution in the structure aas well as their dynamic properties are not accessible, are studied. In this method, first the probability density functions in fitted to available data wherein, modeling parameters can be shown as random variables. Finally, in this thesis by examining the dynamic performance of some models of the conventional piers, it was shown that for the large range of these structures, the obtained model can consider the environmental uncertainties very well and can present a framework for the assessment of uncertainty in the dynamics behavior of these structures. For this case study, the results showed that the probabilistic density function of random Whishart matrix is considerably more accurate than Gaussian random matrix in evaluating and tracking of the existing uncertain parameters in dynamic response of the system. - Piers are marine structures that are constructed to ship mooring for loading and docking, as well as using at tourism areas and other special reasons. By considering the random nature of many variables that are used in coastal engineering, these variables cannot be considered as certain values. Piers are not only affected by random waves, they are also under different loadings and environmental factors depending on their applications during their operational life. To study the effect of uncertaintis on the dynamic characteristics of the structure, first the sensitive points to mass and stiffness and location of subsystems in the main structure should be detected. Therefore, first a sensitivity analysis for stiffness and mass changes is carried out on the whole structure and the locations of the most sensitive elements to a minor change in the mass and also the stiffness of the element are spotted. For more accurate analysis of the sensitivity, Newmark method is used to get the dynamic response of the structure to a unit force. The achieved results verified the corresponding results from the sensivity analysis. Finally by using the output results of sensivity analysis, the correct amounts of mass and stiffness are defined and used in the analysis of the uncertainties in the structure. Deterministic models are not usually accurate enough in the prediction of linear dynamic response of complex structures where the probability models are more efficient in the modeling the uncertainties. Therefore, in this research, an experimental modal analysis is performed on the pier structure model and the existence of uncertainty in dynamic characteristic of the model is extracted by randomly attachment of different sprung

بیک لریان، مرتضی

لطف‌اللهی‌یقین، محمد علی، استاد راهنما

امین فر، محمد حسین، استاد راهنما

مجتهدی، علیرضا، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی