فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:52
پایان نامه کارشناسی ارشد
رشته مهندسی مکانیک -گرایش طراحی کاربردی
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
1- فصل اول: مقدمه 2
1-1- اهمیت موضوع 2
1-2- هدف از انجام این پایان‌نامه و مراحل انجام آن 5
2- فصل دوم: مروری بر مطالعات پیشین 8
2-1- مقدمه 8
2-2-تاریخچه ارتعاشات تیرها 8
2-3-تاریخچه تحلیل معکوس 9
2-3-1-شناسایی معکوس بارهای ضربهای 10
2-3-2-شناسایی معکوس ثابتهای مواد 11
2-3-3-مسائل شناسایی ترک و عیوب 11
2-4-تاریخچه کاربرد فنرها و دمپرها 12
3- فصل سوم: مبانی تئوری 17
3-1- مقدمه 17
3-2-روند کلی حل یک مسأله معکوس 18
3-2-1-تعریف مسأله 20
3-2-2-ارائه مدل مستقیم 20
3-2-3-محاسبه حساسیت بین خروجیها و پارامترها 20
3-2-4-طراحی آزمایش 21
3-2-5-کمینه کردن خطای اندازهگیری 21
3-2-6-بکارگیری فرمولبندی معکوس 21
3-2-7-بازبینی پاسخ 22
3-3-مفاهیم اساسی مسائل معکوس 22
3-4-فرمولبندی معکوس 28
3-5-انتخاب خروجیها 30
3-6-هموارسازی برای مسائل بدنهاده 31
3-7- روشهای بهینهسازی 33
3-7-1- روشهای جستجوی مستقیم 36
3-7-2- روشهای جستجو بر پایه گرادیان 37
3-7-3-روش غیرخطی حداقل مربعات 37
3-7-4-روشهای پیدا کردن ریشه 38
3-7-5-الگوریتمهای ژنتیک 38
3-7-6-نکاتی در خصوص روشهای بهینهسازی 39
4- فصل چهارم: نحوه انجام تحقیق Error! Bookmark not defined.
4-1-مقدمه Error! Bookmark not defined.
4-2-تشریح مدل پیشنهادی Error! Bookmark not defined.
4-3- فرمولبندی تحلیل معکوس Error! Bookmark not defined.
4-3-1-محاسبه ماتریس حساسیت Error! Bookmark not defined.
4-3-2-شبیهسازی دادههای اندازهگیری Error! Bookmark not defined.
4-3-3-انجام محاسبات در نرم افزار Error! Bookmark not defined.
4-5- بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر پاسخ زمانمند تیرطرهای Error! Bookmark not defined.
4-5-1-بررسی تأثیر بازه اعمال نیرو بر پاسخ تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
4-5-2-بررسی تأثیر ضریب سفتی بر پاسخ تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
4-5-3-بررسی تأثیر ضریب میرایی بر پاسخ تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5- فصل پنجم: مثالهای عددی Error! Bookmark not defined.
5-1-مقدمه Error! Bookmark not defined.
5-2-بررسی تیر یک سر درگیر (تیر طرهای) Error! Bookmark not defined.
5-2-1-بررسی تأثیر خطای اندازهگیری بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-2-بررسی روند همگرایی پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-3-بررسی تأثیر محل قرارگیری حسگر بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-4-بررسی تأثیر تعداد دادههای اندازهگیری بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-5-بررسی تأثیر تعداد حسگر بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-6-بررسی تأثیر مقدار حدس اولیه بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-7-بررسی تأثیر زمان اعمال نیرو بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-8-بررسی تأثیر اختلاف زمانی بر پاسخ تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-9-بررسی تأثیر زمان دادهبرداری بر پاسخ معکوس در تیر طرهای بدون در نظر گرفتن اختلاف زمانی Error! Bookmark not defined.
5-2-10-بررسی تأثیر زمان دادهبرداری بر پاسخ معکوس در تیر طرهای با در نظر گرفتن اختلاف زمانی Error! Bookmark not defined.
5-2-11-بررسی تأثیر محل اعمال نیرو بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-12-بررسی تأثیر مقدار ضریب میرایی بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-2-13-بررسی تأثیر مقدار ضریب سفتی بر پاسخ معکوس در تیر طرهای Error! Bookmark not defined.
5-3-بررسی تیر دو سر درگیر Error! Bookmark not defined.
5-3-1-بررسی تأثیر خطای اندازهگیری بر پاسخ معکوس در تیر دو سر درگیر Error! Bookmark not defined.
5-3-2-بررسی تأثیر تعداد دادههای اندازهگیری بر پاسخ معکوس در تیر دو سر درگیر Error! Bookmark not defined.
5-3-3-بررسی تأثیر تعداد حسگرها بر پاسخ معکوس در تیر دو سر درگیر Error! Bookmark not defined.
6- فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات Error! Bookmark not defined.
6-1-مقدمه Error! Bookmark not defined.
6-2-نتیجهگیری Error! Bookmark not defined.
6-3-پیشنهادات Error! Bookmark not defined.
مراجع و منابع 42
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل (1-1): کاربردهایی از تیرهای طرهای ....................................................................................... 4
شکل (3-1): روند کلی حل یک مسأله معکوس ................................................................................ 19
شکل (3-2): میله مستقیم با سطح مقطعهای متفاوت، ساخته شده از دو ماده، تحت نیروهای f_1 و f_2 ....................................................................................................................................... 23
شکل (3-3): میله مستقیم با سطح مقطع یکنواخت A تحت نیروی f ......................................... 25
شکل (3-4): مقایسه بین جابجایی دقیق و اندازهگیری شده در یک میله مستقیم .................... 26
شکل (3-5): مقایسه مقدار نیروی تخمین زده شده بر حسب مقدار واحد نیروی دقیق ............ 27
شکل (4-1): تیر طرهای معادل شده ................................................................................................... 44
شکل (4-2): شماتیک تیر طرهای تحت نیروی زمانمند .................................................................. 50
شکل (4-3): نمودار نیرو بر حسب زمان ............................................................................................. 50
شکل (4-4): سیستم جرم-فنر معادل با تیر طرهای ......................................................................... 51
شکل (4-5): نمودار کرنش-زمان تیر طرهای با تکیهگاه ایدآل تحت اثر ضربه برای مقادیر مختلف t^* ................................................................................................................................................. 53
شکل (4-6): سیستم جرم-فنر معادل شده برای تیر طرهای معادل شده ..................................... 54
شکل (4-7): نمودار کرنش-زمان تیر طرهای تحت اثر ضربه برای مقادیر مختلف پارامتر بیبعد شده k^* .......................................................................................................................................... 56
شکل (4-8): نمودار کرنش-زمان تیر طرهای تحت اثر ضربه برای مقادیر مختلف c^* ................. 58
شکل (5-1): تیر طرهای معادل شده (تکرار شکل (4-1)) .............................................................. 62
شکل (5-2): شماتیکی از نقطه دادهبرداری (نقطه A) و محل اعمال نیرو در تیر طرهای ..........
63
شکل (5-3): نمودار کرنش-زمان نقطه A از تیر معادل شده تحت اثر ضربه در انتهای تیر در تیر طرهای ........................................................................................................................................... 63
شکل (5-4): نمودار شتاب-زمان نقطه A از تیر معادل شده تحت اثر ضربه در انتهای تیر در تیر طرهای ................................................................................................................................................. 64
شکل (5-5): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای خطاهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................... 65
شکل (5-6): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای خطاهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .................................................... 66
شکل (5-7): روند همگرایی پاسخ تحلیل معکوس با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .............................................................................................................. 67
شکل (5-8): روند همگرایی پاسخ تحلیل معکوس با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .............................................................................................................. 68
شکل (5-9): شماتیکی از نقاط قرارگیری حسگر در تیر طرهای ..................................................... 69
شکل (5-10): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مکانهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................... 69
شکل (5-11): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مکانهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .................................................... 70
شکل (5-12): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد دادههای اندازهگیری و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................... 71
شکل (5-13): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد دادههای اندازهگیری و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .................................................... 71
شکل (5-14): شماتیکی از نقاط دادهبرداری (نقاط A و B) در تیر طرهای ................................... 72
شکل (5-15): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد کرنشسنجها در تیر طرهای ............
73
شکل (5-16): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد شتابسنجها در تیر طرهای .............
73
شکل (5-17): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف حدس اولیه و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................... 74
شکل (5-18): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف حدس اولیه و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .................................................... 75
شکل (5-19): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف زمان اعمال نیرو و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ............................................ 76
شکل (5-20): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف زمان اعمال نیرو و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ............................................. 77
شکل (5-21): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف ∆t و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................ 78
شکل (5-22): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف ∆t و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................. 78
شکل (5-23): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف t_3/t_2 و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای، بدون در نظر گرفتن اختلاف زمانی 80
شکل (5-24): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف t_3/t_2 و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای، بدون در نظر گرفتن اختلاف زمانی . 80
شکل (5-25): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف t_3/t_2 و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای و با در نظر گرفتن اختلاف زمانی . 82
شکل (5-26): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف t_3/t_2 و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای و با در نظر گرفتن اختلاف زمانی .. 82
شکل (5-27): شماتیکی از نقاط اعمال نیرو در تیر طرهای ............................................................. 83
شکل (5-28): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مکانهای مختلف اعمال نیرو با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................... 84
شکل (5-29): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مکانهای مختلف اعمال نیرو با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای .................................................... 84
شکل (5-30): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف c^* با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................ 86
شکل (5-31): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف c^* با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................. 86
شکل (5-32): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف k^* با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................ 87
شکل (5-33): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای مقادیر مختلف k^* با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر طرهای ................................................................. 88
شکل (5-34): تیر دوسر درگیر معادل شده ....................................................................................... 89
شکل (5-35): شماتیکی از نقطه دادهبرداری (نقطه A) و محل اعمال نیرو در تیر دو سر درگیر ......................................................................................................................................................... 90
شکل (5-36): نمودار کرنش-زمان نقطه A از تیر معادل شده تحت اثر ضربه در وسط تیر در تیر دو سر درگیر ................................................................................................................................. 90
شکل (5-37): نمودار شتاب-زمان نقطه A از تیر معادل شده تحت اثر ضربه در وسط تیر در تیر دو سر درگیر ................................................................................................................................. 91
شکل (5-38): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای خطاهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر دو سر درگیر ......................................... 92
شکل (5-39): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای خطاهای مختلف اندازهگیری با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر دو سر درگیر .......................................... 92
شکل (5-40): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد دادههای اندازهگیری و با در نظر گرفتن دادههای کرنش به عنوان داده اندازهگیری در تیر دو سر درگیر ......................................... 94
شکل (5-41): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد دادههای اندازهگیری و با در نظر گرفتن دادههای شتاب به عنوان داده اندازهگیری در تیر دو سر درگیر .......................................... 95
شکل (5-42): شماتیکی از نقاط دادهبرداری (نقاط A و B) در تیر دو سر درگیر ....................... 96
شکل (5-43): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد کرنشسنجها در تیر دو سر درگیر
96
شکل (5-44): خطای پاسخ تحلیل معکوس به ازای تعداد شتابسنجها در تیر دو سر درگیر
97
چکیده
تکیه‌گاه‌ها و اتصالات نقش اساسی و مهمی را در سازه‌های مهندسی ایفا می‌کنند. شناسایی پارامترهای مختلف تکیه‌گاهی ضروری میباشد. پارامترهای سفتی و میرایی مهمترین پارامترهای یک تکیهگاه به شمار می‌روند. در این پایان‌نامه یک روش معکوس بر پایه دادههای اندازهگیری دینامیکی کرنش و شتاب برای شناسایی و بررسی ضرایب سفتی و میرایی تکیه‌گاههای تیرهای طرهای و دو سر درگیر بکار برده شده است. به همین منظور، با استفاده از روش حداقل مربعات یک مسأله بهینهسازی تعریف شده است و سپس به حل آن پرداخته شده است. در تیر طرهای تأثیر پارامترهای مختلفی از قبیل مقدار خطای اندازهگیری، تعداد دادههای اندازهگیری، نوع دادهها (کرنش یا شتاب)، حدس اولیه، محل نصب حسگر، تعدا حسگرها، بازه زمانی اعمال نیرو، مقادیر پارامترهای سفتی و میرایی، زمان دادهبرداری بر پاسخ تحلیل معکوس مورد بررسی قرار گرفتهاند. در تیر دو سر درگیر تنها به بررسی تأثیر مقدار خطای اندازهگیری، تعداد دادههای اندازهگیری، نوع دادهها و تعداد حسگرها بر نتایج پرداخته شده است.
نتایج نشان میدهند که مسأله تیر دو سر درگیر بسیار مشکلتر از مسأله تیر یک سر درگیر است. استفاده از دادههای شتاب در مسأله تیر طرهای منجر به نتایج بهتری میشود. با بررسی دقیق نتایج عددی بدست آمده، تلاش شده است تا به سؤالات و مشکلاتی که ممکن است در طول آزمون عملی رخ می دهد، پاسخ داده شود.
واژههای کلیدی: تحلیل معکوس، تکیهگاه تیر، ضریب سفتی، ضریب میرایی، دادههای اندازهگیری دینامیکی