شناسایی محل و شدت آسیب در سازه‌های قابی شکل با استفاده از الگوریتم‌های ترکیبی دوتایی و سه‌تایی مبتنی بر PSO: یک مطالعه مقایسه‌ای

قائمی فرد, سعیده; قنادی اصل, امین

doi:10.48303/bese.2026.2097741.1268

شناسایی محل و شدت آسیب در سازه‌های قابی شکل با استفاده از الگوریتم‌های ترکیبی دوتایی و سه‌تایی مبتنی بر PSO: یک مطالعه مقایسه‌ای

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعیده قائمی فرد ¹

امین قنادی اصل ²

¹ گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

² گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی،اردبیل، ایران

10.48303/bese.2026.2097741.1268

چکیده

در این پژوهش، عملکرد شش الگوریتم ترکیبی مبتنی بر بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) در شناسایی همزمان محل و شدت آسیب در سازه‌های قابی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. این الگوریتم‌ها شامل سه ترکیب دوتایی (PSO-GA، PSO-FA و PSO-GWO) و سه ترکیب سه‌تایی پیشرفته (PSO-GA-FA، PSO-GA-GWO و PSO-GWO-FA) می‌باشند. جهت اعتبارسنجی، دو مسئله عددی شامل یک قاب دوبعدی ۵۶ عضوی و یک قاب سه‌بعدی ۱۶ عضوی مورد بررسی قرار گرفتند. در این مطالعات، آسیب‌ها به صورت کاهش سختی المان‌ها با حداکثر نسبت ۰.۳ مدل‌سازی شده و پنج فرکانس طبیعی نخست سازه به عنوان ورودی تابع هدف استفاده گردید. پارامترهای کنترلی نظیر اندازه جمعیت و حداکثر تعداد تکرار برای هر الگوریتم و هر مسئله به‌طور مجزا بهینه‌سازی شدند تا دقت نتایج تضمین شود. یافته‌ها نشان داد که تمامی الگوریتم‌ها با دقت بسیار بالا (RMSE موقعیت برابر با صفر) قادر به شناسایی صحیح محل المان‌های آسیب‌دیده هستند. همچنین، الگوریتم‌های سه‌تایی، به‌ویژه ترکیبات PSO-GA-FA و PSO-GA-GWO، در برآورد شدت آسیب به دقت بسیار بالاتری دست یافتند و در بسیاری از سناریوها منجر به رسیدن RMSE شدت به صفر شدند. در حالی که الگوریتم‌های دوتایی با هزینه محاسباتی کمتر عملکرد قابل‌قبولی داشتند، نتایج همگرایی نشان داد که ترکیب توانمندی‌های جستجوی سراسری و موضعی در الگوریتم‌های سه‌تایی، کارایی و پایداری بسیار بالاتری را در حل مسائل پیچیده شناسایی آسیب سازه‌ای فراهم می‌آورد.

کلیدواژه‌ها

شناسایی آسیب

قاب دوبعدی و سه‌بعدی

الگوریتم‌های ترکیبی دوتایی و سه‌تایی

الگوریتم ازدحام ذرات

فرکانس طبیعی

موضوعات