Βέλτιστος πειραματικός σχεδιασμός κατασκευών

Abstract

Η παρούσα εργασία παρέχει μια μεθοδολογία για την αξιόπιστη πρόβλεψη της απόκρισης τυχαία διεγερμένων μηχανικών συστημάτων χρησιμοποιώντας πληροφορίες από περιορισμένο αριθμό μετρήσεων. Ο αντικειμενικός σκοπός είναι να βελτιστοποιηθεί ο αριθμός και η θέση των αισθητήρων μέτρησης με σκοπό την επίτευξη της πιο ακριβής πρόβλεψης στα μη μετρούμενα σημεία στα διάφορα δομικά συστήματα. Η μέθοδος Krigging χρησιμοποιείται για την επίτευξη της πρόβλεψης της απόκρισης και των αντίστοιχων μέσων τετραγωνικών σφαλμάτων της πρόβλεψης στα μη μετρούμενα σημεία της κατασκευής. Για στοχαστικές διεγέρσεις με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά αυτοσυσχέτισης, τα μέσα τετραγωνικά σφάλματα της πρόβλεψης εξαρτώνται από τα σημεία τοποθέτησης των αισθητήρων και τα χαρακτηριστικά συσχέτισης της απόκρισης τα οποία υπολογίζονται από το μοντέλο της κατασκευής καθώς και τα χαρακτηριστικά της διέγερσης. Η πρόβλεψη της απόκρισης εξαρτάται επίσης από τις πληροφορίες που παρέχουν οι μετρήσεις. Οι θέσεις των αισθητήρων μέτρησης επιλέγονται με σκοπό την ελαχιστοποίηση ενός μέτρου του συνολικού τετραγωνικού σφάλματος της εκτιμούμενης απόκρισης στα μη μετρούμενα σημεία. Η μεθοδολογία επεκτείνεται για να λάβει υπόψη στον βέλτιστο πειραματικό σχεδίασμά τα σφάλματα μοντελοποίησης(πιοάΘΐ errors) και τις αβεβαιότητες των παραμέτρων του μηχανικού μοντέλου. Η μέθοδος βέλτιστου πειραματικού σχεδιασμού που παρουσιάζεται στη παρούσα εργασία εφαρμόζεται με στόχο τη σχεδίαση της βέλτιστης τοποθέτησης αισθητήρων σε ένα συμμετρικό μοντέλο μαζών ελατηρίων υπό διέγερση λευκού θορύβου με σκοπό να διαπιστωθεί η αξιοπιστία της, σε ένα αντίστοιχο μη συμμετρικό μοντέλο, καθώς και σε ένα μοντέλο κτιρίου τύπου Benchmark το οποίο υπόκειται σε περιβαλλοντική(3πιόίΘηΙ) φόρτιση. Η αποτελεσματικότητα της μεθοδολογίας πιστοποιείται κάνοντας χρήση προσομοιωμένων αποκρίσεων που υπολογίζονται από το μοντέλο της κατασκευής.