Modal gerinim enerjisi ve taktiksel uçuşoptimizasyonu kullanılarak kafes yapılarda hasartespiti için etkin bir yaklaşım
An effective approach for damage detection in truss structures using modalstrain energy and tactical flight optimization
- Tez No: 1023772
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ MORTAZAVİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Demokrasi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapısal hasar tespiti problemlerinde ne frekans ne de mod şekli parametreleri tek başlarına yeterli olamayabileceğinden, bu dinamik karakteristiklerin sürece olan uygun katkılarının belirlenmesi ve büyük ölçekli yapılardaki devasa arama uzaylarının yönetilmesi kritik bir öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, literatürdeki bu eksiklikleri gidermek amacıyla iki kısımdan oluşan bir hasar tespit metodolojisi sunulmaktadır. Çalışmanın ilk kısmında; frekansların sunduğu algoritmik kararlılık ile mod şekillerinin sağladığı konumlandırma hassasiyetini dengeleyen bir amaç fonksiyonu ve literatüre yakın zamanda kazandırılmış bir yöntem olan Taktiksel Uçuş Optimizasyonu (TFO) algoritması kullanılarak optimum ağırlık katsayıları belirlenmiştir. Elde edilen kombinasyonlar Spearman Korelasyon ve Karar Ağacı Analizi ile istatistiksel olarak değerlendirilmiş olup; mod şekli tabanlı hata bileşeninin tespit sürecinde frekansa kıyasla çok daha ayırt edici bir rol oynadığı kanıtlanmıştır. Ardından bu amaç fonksiyonu için kullanılabilecek optimum ağırlık kombinasyonu önerilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, ilk aşamada elde edilen optimum ağırlık katsayıları, ikinci aşamadaki indirgenmiş arama uzayı üzerinde yürütülen hasar tespit analizlerinde amaç fonksiyonu katsayıları olarak kullanılmıştır. Ardından, artan tasarım değişkenlerinin yarattığı hesaplama maliyeti ve uzun optimizasyon süresi problemlerini çözmek üzere Modal Gerinim Enerjisi Tabanlı İndeks (MSEBI), Medyan Mutlak Sapma (MAD) ve Gauss dağılımı temelli üç bölgeli yeni bir arama uzayı indirgeme yaklaşımı geliştirilmiştir. Önerilen bu yaklaşım, düşük ve yüksek boyuta (tasarım değişkenine) sahip kafes sistemler üzerinde hem gürültüsüz hem de ölçüm gürültüsü içeren koşullar altında test edilmiştir. Sonuçlar, geliştirilen yaklaşımın arama uzayını önemli ölçüde azaltırken, gürültülü koşullar altında dahi hasar konumlandırma ve şiddetini tahmin etme doğruluğunu yüksek bir algoritmik kararlılıkla koruduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Structural damage detection is a crucial component of structural health monitoring systems and is essential for ensuring the safety and reliability of engineering structures. Although frequency and mode shape parameters constitute the most employed dynamic indicators in damage identification studies, neither parameter alone can fully capture the structural changes associated with damage. Accordingly, identifying the influence of these characteristics on the damage detection process and reducing the computational effort required for large-scale structures are still important concerns in the literature. To address these issues, this thesis proposes a two-stage damage detection methodology. In the first stage, optimum weighting coefficients were determined using an objective function that balances the algorithmic stability provided by frequencies and the localization accuracy offered by mode shapes. The optimization process was performed using the Tactical Flight Optimization (TFO) algorithm. The obtained weighting combinations were statistically evaluated through Spearman Correlation and Decision Tree Analyses, revealing that mode shape-based error components have a significantly greater influence on damage detection performance than frequency-based components. In the second stage, the optimum weighting set obtained in the first stage was then used as objective-function coefficients in the damage detection analyses performed within the reduced search space. For this purpose, a novel three-zone search space reduction approach based on the Modal Strain Energy-Based Index (MSEBI), Median Absolute Deviation (MAD), and Gaussian distribution was developed to reduce computational cost and optimization time in large-scale structures. The proposed methodology was evaluated on both low- and high-dimensional truss systems under noise-free and measurement-noise conditions. The results demonstrated that the proposed approach significantly reduces the search space while maintaining high accuracy and stability in damage localization and severity estimation. Furthermore, its stable performance under noisy conditions highlights its potential applicability to practical structural health monitoring problems.
Benzer Tezler
- Viskoelastik çekirdeğe sahip eğrisel kompozit sandviç kirişlerin diferansiyel kuadratür yöntemi ile titreşim analizi
Vibration analysis of curved composite sandwich beams with viscoelastic core by using differential quadrature method
RAHİM CAN PEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR DEMİR
- Evaluation of structure-borne NVH performance of a passenger car using virtual simulation process in the low frequency range
alçak frekans aralığında sanal simülasyon süreci kullanılarak bir otomobilin yapısal kaynaklı NVH performansının değerlendirilmesi
ÖMER FARUK GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiPiri Reis ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERKAN NOHUT
- Modelling and analyses of damped multi-layered structures
Sönümlü çok katmanlı yapıların modellenmesi ve analizleri
MEHMET SAİT ÖZER
Doktora
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Modeling of polymer matrix composites using VBO model and finite element method formulations
Polimer matrisli kompozitlerin modellenmesi ve sonlu elemanlar yöntemi formülasyonları
ALPEREN ACAR
Doktora
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK
- Turaç insansız hava aracının yapısal modelinin hazırlanması ve analizlerinin yapılması
Structural modeling and analysis of turac unmanned air vehicle
YASİN DERELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA