THÔNG TIN TÀI LIỆU
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Trong lĩnh vực cơng trình liên quan đến an ninh - quốc phịng nói chung cơng trình vùng biển, đảo nói riêng cơng trình nhà dàn DKI thường chịu loại tải trọng đặc biệt sóng nổ, sóng biển, gió có tính ngẫu nhiên Việc sử dụng thiết bị tiêu tán lượng (TBTTNL) để giảm dao động cơng trình phòng tránh tác dụng vượt tải cho người, trang thiết bị đặt cơng trình nhiều nhà khoa học quan tâm Vì vậy, đề tài “Phân tích dao động kết cấu hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên” có ý nghĩa khoa học thực tiễn xây dựng cơng trình Mục đích nghiên cứu luận án Sử dụng thuật toán phương pháp phần tử hữu hạn, thiết lập phương trình dao động kết cấu hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tác dụng tải trọng động ngẫu nhiên Đồng thời sử dụng mơ hình trí tuệ nhân tạo (AI - Artificial Intelligence) để dự đoán tần số dao động riêng kết cấu, dự đốn thơng số tối ưu TBTTNL, tiền đề để áp dụng giải vấn đề khác học, rút kết luận có ý nghĩa khoa học thực tiễn Phạm vi nghiên cứu luận án Khảo sát số đáp ứng động lực học hệ kết cấu dầm, khung không gian chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên (TTNN), kết cấu có lắp thêm nhiều TBTTNL Áp dụng trí tuệ nhân tạo vào dự đốn tần số dao động riêng kết cấu hệ dầm, khung không gian dự đốn thơng số tối ưu TBTTNL TMD (Tuned Mass Damper) Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để tính tốn dao động kết cấu dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng TMD chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xây dựng thuật tốn, chương trình tính tốn khảo sát số lớp tốn Đồng thời áp dụng trí tuệ nhân tạo AI Nội dung cấu trúc luận án Luận án gồm phần mở đầu, chương (Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu; Chương 2: Cơ sở lý thuyết trình ngẫu nhiên thuật tốn phần tử hữu hạn tính động lực học hệ kết cấu dầm, khung khơng gian có lắp TBTTNL chịu tác dụng TTNN; Chương 3: Khảo sát số yếu tố đến đáp ứng động lực học hệ kết cấu dầm, khung khơng gian có lắp TBTTNL chịu tác dụng TTNN; Chương 4: Mạng Nơron nhân tạo áp dụng trí tuệ nhân tạo), kết luận chung kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo phụ lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tổng quan giải pháp giảm dao động cho hệ học, phương pháp sử dụng TBTTNL, kết nghiên cứu nước sử dụng TBTTNL dạng TMD kết cấu cơng trình Tổng quan nghiên cứu mạng nơ ron nhân tạo ứng dụng trí tuệ nhân tạo nghiên cứu dao động cơng trình Trên sở vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu phát triển, luận án tập trung giải nội dung chủ yếu sau: - Xây dựng mơ hình tốn hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên - Xây dựng quan hệ ứng xử học hệ dầm, khung không gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên Từ thiết lập phương trình cân cho toàn kết cấu - Xây dựng thuật tốn phần tử hữu hạn chương trình máy tính để để giải tốn động lực học hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên - Sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo để dự đốn tần số dao động riêng kết cấu dầm, hệ khung dự đốn thơng số tối ưu TMD - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến đáp ứng động dầm, hệ khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên Trên kết tính tốn có được, đưa nhận xét có ý nghĩa khoa học thực tiễn, giúp ích cho việc thiết kế, chế tạo ứng dụng kết cấu dạng thực tế CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT QTNN VÀ THUẬT TỐN PTHH TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ KẾT CẤU DẦM, KHUNG KHƠNG GIAN CĨ LẮP TBTTNL CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG NGẪU NHIÊN 2.1 Cơ sở lý thuyết trình ngẫu nhiên Phần trình bày lý thuyết đại lượng ngẫu nhiên đặc trưng xác suất nó, số hàm phân phối xác suất thường gặp, trình ngẫu nhiên trình ngẫu nhiên dừng Đây sở để sử dụng tính tốn tải tác dụng dạng ngẫu nhiên tác dụng lên kết cấu cơng trình Những q trình mơ tả hàm x(t) thời gian gọi trình tiền định Những q trình phụ thuộc thời gian khơng mơ tả tường minh hàm x(t) cụ thể, giá trị thời điểm cho đại lượng ngẫu nhiên gọi trình ngẫu nhiên (hay hàm ngẫu nhiên) Quá trình ngẫu nhiên X t gọi trình dừng đặc trưng xác suất gần không phụ thuộc vào thời gian t, cụ thể là: m x (t) const Giá trị trung bình số: (2.61) D x t const Phương sai số: (2.62) Quá trình Ergodic trình ngẫu nhiên dừng mà đặc trưng xác suất cần lấy thể Khi đó, phép lấy trung bình theo tập hợp xác định phép lấy trung bình theo thời gian thể 2.2 Cơng thức phần tử hữu hạn tính tốn cho dầm chịu uốn * Các giả thiết bản: Kết cấu làm việc miền đàn hồi; Dầm, không gian thỏa mãn lý thuyết cổ điển Euler - Bernoulli; Tải trọng ngẫu nhiên tác động lên kết cấu loại ngẫu nhiên dừng 2.2.1 Phần tử dầm thiết bị tiêu tán lượng TMD Hình 2.7 Phần tử dầm hai điểm nút chịu uốn Trường chuyển vị điểm có tọa độ z thỏa mãn lý thuyết dầm Euler - Bernoulli: u ( x,z, t ) = u ( x,0, t ) + z y ; w ( x,z, t ) = w ( x,0, t ) (2.123) Chuyển vị điểm theo phương vng góc trục dầm w(x) chọn đa thức xấp xỉ bậc 3: w ( x ) = a1 + a x + a x + a x (2.124) Biểu thức biến dạng phần tử dầm có dạng sau: a a � 2 1� � � � � � � e = � EF� u� w� ( x, t ) � ( x, t ) � (2.143) � �dx + EI y � � �dx � � 2� � � � Theo nguyên lý dừng tồn phần, ta có phương trình: & &e ( t ) + ceq&e ( t ) + k eqe ( t ) = Pe ( t ) m eq (2.156) 2.2.2 Phần tử dầm có thiết bị tiêu tán lượng TMD Hình 2.9 Phần tử dầm hai điểm nút tương tác TMD với dầm Gọi wT chuyển vị khối lượng mT hệ giảm dao động TMD, từ ta viết phương trình dao động khối lượng mT: (2.157) & &T + c T ( w &T - w &0 ) + k T ( w T - w ) = mT w Kết hợp hai phương trình dao động dầm TMD ta hệ phương trình dao động phần tử có lắp TMD sau: T T� � �q � � �q&e � � & &e � me � c + c N N -c N e T w w T w� � � � � � + � � � � � � � � � � � & & &T � m w w -c N c T T T � � ����� � � T w � T T� � � � � qe � Pe ( t ) � k + k N N -k N e T w w T w� � � � � + � �= � � � -k N � � wT � k T w T � � � � �0 � � � 2.3 Công thức phần tử hữu hạn tính tốn khung khơng gian 2.3.1 Khung khơng gian khơng có thiết bị tiêu tán lượng TMD Véc tơ chuyển vị u(x, t) điểm thuộc phần tử: (2.160) T u=� u v z w y � (2.162) � � Sử dụng nguyên lý cực tiểu lượng toàn phần phần tử thanh, ta thu phương trình dao động cưỡng phần tử không gian: & &e ( t ) + ceq&e ( t ) + k eqe ( t ) = p e ( t ) m eq (2.192) 2.3.2 Khung khơng gian có thiết bị tiêu tán lượng TMD Khi lắp thêm TMD vào phần tử không gian, luận án xét dạng TMD tác dụng theo phương kết cấu, ta có phương trình dao động cưỡng phần tử khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng TMD: � �q � � � & &e � me � q&e � ce + cT N Tw N w -cT N Tw � � � � � � � � + � � � � � -c N � � � � � � & & & m w w c T T T � � � T ����� � � T w � T � k + k N e T w Nw +� � -k N T w � � qe � -k T N Tw � � � � � �= { p e ( t ) } � � w kT � � � T� (2.200) Mối quan hệ véc tơ chuyển vị hệ tọa độ địa Tiến hành tập hợp ma trận phương hệ tổng thể có dạng: qe = Teqe (2.201) khử điều kiện biên, ta thu phương trình dao động cưỡng kết cấu khung khơng gian có Hình 2.12 Các thành phần chuyển vị hệ tọa độ địa phương tổng thể TMD có dạng: & &+ CQ &+ KQ = F (2.208) khơng cản, phương trình có dạng: MQ & &+ KQ = (2.209) MQ Đối với tốn dao động riêng Từ ta rút phương trình xác định tần số dao động riêng dạng riêng: ( K-2M ) Q = (2.210) S QQ ( ) = H* ( ) S FF ( ) H T ( ) Vậy nên: (2.231) Vì trình ngẫu nhiên dừng, nên diện tích hàm mật độ phổ miền tần số phương sai hàm đáp ứng Với hàm mật độ phổ hàm kích động khơng đổi, giả sử kích động ồn trắng, với số liệu TMD, làm cho hàm mật độ đáp ứng khác Khi có tải trọng đầu vào, ta vẽ hàm đáp ứng S QiQ j ( ) bậc tự miền tần số khảo sát Diện tích giới hạn hàm đáp ứng miền tần số phương sai đáp ứng ( DQiQ j ), đồng thời bình phương độ ( ) lệch chuẩn QiQ j Khi tải tác dụng giống nhau, trình dừng nên giá trị trung bình đáp ứng giống nhau, nên diện tích giới hạn hàm đáp ứng miền tần số biểu lượng dao động 2.4 Thuật toán giải phương trình dao động cưỡng kết cấu chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên - Bước 1: Nhập thông số đầu vào kết cấu - Bước 2: Tính ma trận phần tử (ma trận độ cứng phần tử, ma trận khối lượng phần tử, ma trận cản phần tử) - Bước 3: Tập hợp để thu ma trận tổng thể véc tơ lực nút tổng thể kết cấu - Bước 4: Xác định đặc trưng động lực học kết cấu: tần số dao động riêng, dạng dao động riêng, ma trận hàm truyền, … - Bước 5: Xác định hàm mật độ phổ đáp ứng Tính diện tích hàm mật độ phổ miền tần số Với thông số đầu vào, ta xây dựng phổ đáp ứng hệ 2.5 Chương trình tính kiểm tra độ tin cậy chương trình 2.5.1 Giới thiệu chương trình tính (hình 2.13) 2.5.2 Kiểm tra độ tin cậy tốn dao động riêng Ví dụ kiểm chứng 1: Dầm dài 1m, mặt cắt ngang 3x2 cm2, ρ=7800 kg/m3, E = 2,1011 N/m2 Có TMD treo dầm với mT = 0,468 kg (mT/m0 = 10%), kT = 27058,08 N/m, cT = 100 Ns/m Tần số dao động riêng dầm tính theo [70] 33,55 Hz, tác giả 33,62 Hz Do lý thuyết tính tốn khác nên sai lệch hai kết chấp nhận Ví dụ kiểm chứng 2: Tác giả tiến hành so sánh tần số dao động riêng hệ khung khơng gian với mơ hình 2.15, ống trịn Có hai loại ống, đứng có đường kính D0=0,5 m, diện tích mặt cắt ngang F0 = 1,57.10-3 m2, mơ men qn tính chống uốn Jx0 = Jz0 = 4,88.10-5 m4, mô men quán tính chống xoắn Jp0 = 9,76.10-5 m4; Các giằng có đường kính: D=0.3m, mặt cắt ngang có diện tích F = 9,40.10-2 m2, mơ men qn tính chống uốn Jx = Jz = 1,05.10-5 m4 mô men quán tính chống xoắn Jp = 2,1.10-5 m4 Vật liệu có E = 2,1011 N/m2, G = 0,8.1011 N/m2, ρ=7850 kg/m3 Bốn khối lượng tập trung 4x27000 kG bốn điểm đỉnh A, B, C, D Chiều cao tổng thể cơng trình 20m Kết tính tốn ba tần số dao động riêng tính chương trình mà luận án lập so sánh với ba tần số dao động riêng tính phần mềm SAP-2000 cho bảng 2.1 Hình 2.13 Sơ đồ khối chương trình tính Bảng 2.1 So sánh ba tần số dao động riêng kết cấu khung không gian Nguồn kết SAP-2000 Luận án Sai số (%) 1 4,437 4,426 0,248 i (rad/s) 2 6,375 6,039 5,27 3 6,784 6,522 3.86 Hình 2.15 Hệ khung khơng gian Từ hai ví dụ tính tốn đây, ta kết luận thuật tốn chương trình mà luận án thiết lập đảm bảo độ tin cậy để tính tốn 2.6 Kết luận - Thiết lập mơ hình tính tốn xây dựng thuật tốn PTHH cho tốn tính tốn động lực học kết cấu khung khơng gian, dầm có lắp TBTTNL chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên - Xây dựng chương trình tính tốn đáp ứng động lực học hệ theo thuật toán thiết lập - Kiểm chứng độ tin cậy chương trình tính với kết cơng bố cho thấy kết đảm bảo độ xác cần thiết CHƯƠNG KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN ĐÁP ỨNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ KẾT CẤU DẦM, KHUNG KHÔNG GIAN CÓ LẮP TBTTNL CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG NGẪU NHIÊN 3.1 Khảo sát ảnh hưởng số thơng số đến dao động riêng kết cấu có lắp thiết bị tiêu tán lượng 3.1.1 Bài toán khảo sát dầm có lắp thiết bị tiêu tán lượng Dầm phẳng liên kết tựa đơn có gắn TMD điểm dầm hình 3.1 Xét hai dầm, dầm có L = 20m, b = h = 0,2m; Dầm có L=9,6 m, b = h = 0,45m; E = 2x1011 N/m2, = 7800 kG/m3 Đối với TMD cT = 100 Ns/m, kT = 2000 N/m Khối lượng mT TMD thay đổi 1-10%m0, tần số dao động riêng thể bảng 3.1 Đối với trường hợp mT = 10%m0, kT = 2000 N/m hệ số cản nhớt cT = 10-1000 Ns/m, tần số dao động riêng thể bảng 3.2; Đối với trường hợp mT = 10%m0, cT = 100 Ns/m, độ cứng TMD kT = 10010.000N/m, tần số dao động riêng thể bảng 3.3 Hình 3.1 Dầm có gắn TMD Hình 3.2 Dầm gắn ba TMD Trường hợp gắn TMD ba vị trí (hình 3.2), vị trí trung điểm, hai vị trí cịn lại cách TMD khoảng L/4, mT1 = mT3, số TMD ghi rõ hình Bằng cách thay đổi khối lượng TMD để tổng khối lượng TMD không lớn 10%m0, tần số dao động riêng kết cấu thể bảng 3.4; Trong trường hợp mT1 = mT2 = mT3 = 3%m0, cT1 = 10 - 1000 Ns/m kT1 = 2000N/m (cT1 = cT2 = cT3, kT1 = kT2= kT3), tần số dao động riêng kết cấu thể Bảng 3.5 Trong trường hợp cT1 = 100 Ns/m kT1 = 100-10,000 N/m, tần số dao động riêng kết cấu thể bảng 3.6 Bảng 3.1 Sự thay đổi tần số dao động riêng theo tỷ số mT/m0 mT/m0 (%) cT (Ns/m) kT (N/m) Dầm khơng có TMD f1 (Hz) f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm f1 (Hz) Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0,887 1,178 5,093 19,937 Bảng 3.2 Sự thay đổi ba tần số dao động riêng theo cT mT/m0 (%) cT (Ns/m) 10 10 20 100 150 300 500 700 800 1000 10 10 20 100 150 300 500 700 800 1000 kT (N/m) 2000 f1 (Hz) 1,161 Dầm khơng có TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm 5,093 19,933 63,312 f1 (Hz) Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0,283 0,283 0,283 0,283 0,283 0,283 0,283 0,283 0,283 1,168 1,168 1,168 1,168 1,168 1,168 1,168 1,168 1,168 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 19,937 19,937 19,937 19,937 19,937 19,937 19,937 19,937 19,937 0.182 0.182 0.182 0.182 0.182 0.182 0.182 0.182 0.182 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 Dầm 2000 11.298 48.964 131.900 181.170 Bảng 3.3 Sự thay đổi ba tần số dao động riêng theo kT mT/m (%) 10 cT (Ns/m) kT (N/m) 100 100 500 1000 1500 2000 3000 5000 8000 10000 f1 (Hz) 1,161 Dầm khơng có TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm 5,093 19,933 f1 (Hz) Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 63,312 0,063 0,142 0,200 0,245 0,283 0,345 0,442 0,552 0,611 1,161 1,162 1,164 1,166 1,168 1,172 1,181 1,197 1,209 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 5,093 19,935 19,936 19,936 19,936 19,937 19,937 19,938 19,940 19,941 181.170 0.040 0.091 0.129 0.158 0.182 0.223 0.289 0.365 0.408 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 11.298 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 48.964 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 131.900 Dầm 10 100 500 1000 1500 2000 3000 5000 8000 10000 100 11.298 48.964 131.900 Bảng 3.4 Sự thay đổi tần số dao động riêng theo tỷ số T2/m0 mT1/m0 mT2/m0 (%) mT1/m0 (%) cT1 (Ns/m) kT1 (N/m) 1 1 2 4 102 2000 Dầm khơng có TMD f1 Hz) f2 Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm 1,161 5,093 19,933 63,312 f1 Hz) 0,447 0,516 0,631 0,876 0,447 0,512 0,626 Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 Hz) 0,450 0,519 0,638 0,900 0,450 0,519 0,636 0,888 0,888 0,888 0,901 0,631 0,631 0,637 f4 (Hz) 1,185 1,186 1,187 1,193 1,179 1,179 1,180 mT2/m0 (%) mT1/m0 (%) 1 1 2 2 4 cT1 (Ns/m) kT1 (N/m) Dầm khơng có TMD f1 Hz) f2 Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) f1 Hz) 0,631 Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 Hz) 0,888 0,900 f4 (Hz) 1,187 Dầm 102 2000 11.298 48.96 131.900 181.170 0.289 0.333 0.408 0.578 0.289 0.333 0.408 0.408 0.289 0.333 0.408 0.578 0.289 0.333 0.408 0.578 0.578 0.578 0.578 0.578 0.408 0.408 0.408 0.578 11.297 11.297 11.297 11.297 11.297 11.297 11.297 11.297 Bảng 3.5 Sự thay đổi tần số dao động riêng kết cấu theo cT1 mT2/m0 (%) mT1/m0 (%) cT1 (Ns/m) 10 20 100 150 1000 10 20 100 150 1000 kT1 (N/m) 2000 Dầm khơng có TMD f1 (Hz) f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm f1 (Hz) 1,161 63,312 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,519 0,519 0,519 0,519 0,519 0,520 0,520 0,520 0,520 0,520 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 181.170 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 0.333 11.297 11.297 11.297 11.297 11.297 5,093 19,933 Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm 2.103 11.298 48.964 131.9 Bảng 3.6 Sự thay đổi tần số dao động riêng kết cấu theo kT1 mT2/m0 (%) mT1/m0 (%) cT1 (Ns/m) kT1 (N/m) 100 1000 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1000 Dầm khơng có TMD f1 (Hz) f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) Dầm 11.298 48.964 131.9 181.170 f1 (Hz) 0.236 0.289 0.333 0.408 0.471 0.527 0.577 0.624 0.667 0.707 0.746 Dầm gắn TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0.236 0.289 0.333 0.408 0.471 0.527 0.577 0.624 0.667 0.707 0.746 0.236 0.289 0.333 0.408 0.471 0.527 0.577 0.624 0.667 0.707 0.746 11.297 11.297 11.297 11.297 11.298 11.298 11.298 11.299 11.299 11.299 11.300 Từ bảng số liệu 3.1 đến bảng 3.6, ta rút số nhận xét: - Trường hợp dầm gắn TMD: + Khi tăng khối lượng TMD, tần số dao động riêng giảm tần số dao động riêng cịn lại gần khơng thay đổi tăng khối lượng Điều này, tần số dao động riêng f1 tần số dao động riêng TMD, tần số thứ hai trở lên tần số dao động riêng kết cấu chính, thơng số TMD thay đổi tần số dao động riêng kết cấu (từ f2 trở lên) có thay đổi, tức TMD có ảnh hưởng nhỏ đến tần số dao động riêng kết cấu + Khi mT giá trị 10% khối lượng kết cấu, độ cứng lò xo k 10 số Khi độ cản nhớt TMD tăng khoảng từ 10 đến 1000Ns/m, tần số dao động riêng không thay đổi nhiều Trong trường hợp này, hệ số cản nhớt có ảnh hưởng nhỏ đến dao động tự kết cấu - Trường hợp dầm gắn TMD: lắp thêm TMD ba tần số đầu f1- f3 ba tần số dao động riêng TMD, tần số thứ tư trở tần số dao động kết cấu Dễ nhận thấy tần số dao động riêng kết cấu thay đổi lắp nhiều TMD, điều tương tự kết cấu lắp TMD 3.1.2 Bài tốn khảo sát khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng Xét hệ khung không gian với thơng số hình học vật liệu mơ tả ví dụ kiểm chứng chương Khi TMD gắn điểm (hình 3.3), tổng khối lượng hệ m0=1,114x105 kg Khi khối lượng TMD mT, độ cứng lò xo độ cản nhớt cT thay đổi, nhận tần số dao động riêng kết cấu trường hợp có khơng có TMD thể bảng 3.7, bảng 3.8 bảng 3.9 Hình 3.3 Mơ hình hệ giàn không gian với thiết bị tiêu tán lượng (TMD) Bảng 3.7 Sự thay đổi tần số dao động riêng hệ theo tỷ số mT/m0 mT/m (%) 10 cT (Ns/m) kT (N/m) 103 104 Hệ khung khơng có TMD f1 (Hz) f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0,704 0,961 1,038 1,283 Hệ khung f1 (Hz) f2 (Hz) 0,475 0,704 0,336 0,704 0,274 0,704 0,237 0,704 0,212 0,704 0,194 0,704 0,179 0,704 0,168 0,704 0,158 0,704 0,150 0,704 có TMD f3 (Hz) f4 (Hz) 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 0,961 1,038 Bảng 3.8 Sự thay đổi tần số dao động riêng hệ theo kT mT/m0 (%) cT (Ns/m) 10 103 kT (N/m) 5000 7000 8000 10000 25000 Hệ khung khơng có TMD f1 (Hz) f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0,704 0,961 1,038 1,283 Hệ f1 (Hz) 0,106 0,126 0,134 0,150 0,237 khung có TMD f2 (Hz) f3 (Hz) f4 (Hz) 0,704 0,961 1,038 0,704 0,961 1,038 0,704 0,961 1,038 0,704 0,961 1,038 0,704 0,961 1,038 14 3.2.3 Bài tốn động lực học khung khơng gian chịu tải trọng ngẫu nhiên Xét hệ khung có thơng số hình học vật liệu ví dụ kiểm chứng chương 2, có TMD lắp ngang hình 3.3, khối lượng toàn khung m0 = 1,1140.105 kg, tần số dao động riêng dầm chưa lắp TMD 4,426 rad/s, hệ khung chịu tác dụng lực ngẫu nhiên dừng tập trung nút 9-12, 17, 18, 21, 22, 25, 26, 32 có dạng phổ ồn trắng S FF ( ) = Với số liệu tham số khối lượng mT, hệ số cản cT độ cứng lò xo kT TMD, đáp ứng hệ khung khác nhau, vẽ hàm đáp ứng S QiQ j ( ) bậc tự miền tần số khảo sát Diện tích giới hạn hàm đáp ứng miền tần số nhỏ lượng dao động nhỏ, ta mong muốn lắp thêm TMD làm giảm diện tích nhiều tốt, tức làm giảm dao động cho kết cấu 3.2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng TMD INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\tien si 2013\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\tien si 2013\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* 15 MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\C STUDY\\1 HS_TS\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/Asus/AppData/Local/Temp/SNAGHTML154 494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/Asus/AppData/Local/Temp/SNAGHTML154 494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem 16 p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://moecodemy.sharepoint.com/personal/d5571_365up_club/Asus/AppData/Local/Tem p/SNAGHTML154494.PNG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE 17 "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P 18 NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Admin\\Asus\\AppData\\Local\\Temp\\SNAGHTML154494.P NG" \* MERGEFORMATINET 19 Hình 3.10 Đáp ứng phổ chuyển vị mT thay đổi Đối với trường hợp khảo sát này, hai tham số TMD cố định cT = 103 Ns/m, kT = 2.104 N/m, thay đổi khối lượng mT cho mT/m0 = - 10%, kết phổ đáp ứng chuyển vị ngang lớn điểm thể hình 3.10 hình 3.11, từ thấy TMD làm giảm đáng kể chuyển vị ngang lớn đỉnh hệ khung, đường cong phổ đáp ứng có TMD khác hẳn so với trường hợp khơng có TMD, đáp ứng hệ tỷ lệ tuyến tính với tăng giảm khối lượng mT SWc Khong TMD mT/m0=10% 0 (Rad/s) Hình 3.11 Đáp ứng phổ chuyển vị mT = 10%m0 khơng có TMD 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng hệ số độ cứng TMD Giữ mT/m0 = 10%, cT = 103 Ns/m, tăng hệ số kT từ 1.104 N/m đến 10.104 N/m, kết đáp ứng phổ chuyển vị thể hình 3.12, kết cho thấy tăng độ cứng kT giá trị lớn phổ đáp ứng hệ tăng lên, nhiên hình dạng đường cong phổ đáp ứng miền tần số không thay đổi nhiều, chứng tỏ tăng độ cứng kT khoảng xét không làm giảm đáp ứng hệ 20 Hình 3.12 Đáp ứng phổ chuyển vị kT thay đổi 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng hệ số độ cản TMD Giữ mT/m0 = 10%, kT = 2.104 N/m, tăng hệ số cT từ 1.103 Ns/m đến 10.103 Ns/m, đường cong đáp ứng phổ chuyển vị thể hình 3.13, ta dễ dàng thấy hình dạng đường cong đáp ứng phổ chuyển vị gần tương đồng, nhiên giá trị lớn phổ chuyển vị biến đổi không tỷ lệ với tăng lên cT Hình 3.13 Đáp ứng phổ chuyển vị cT thay đổi 3.3 Kết luận chương Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tham số TMD đến đáp ứng dao động riêng dao động cưỡng kết cấu dầm, khung không gian chịu tải trọng ngẫu nhiên Qua khảo kết số tính tốn ảnh hưởng yếu tố quan trọng đến đáp ứng động kết cấu dầm khung không gian chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên, kết cấu có lắp thêm thiết bị tiêu tán lượng TMD, luận án đưa số kết luận sau: - Khi lắp thêm thiết bị tiêu tán lượng TMD vào kết cấu, làm thay đổi tần số dao động riêng làm giảm đáng kể dao động cho kết cấu chính; - Đối với dầm, lắp TMD vào vị trí dầm có tác dụng giảm dao động nhiều so với vị trí khác CHƯƠNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO VÀ ÁP DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO 4.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình trí tuệ nhân tạo Mơ hình mạng nơ ron nhân tạo (ANN) loại trí tuệ nhân tạo dựa mơ q trình làm việc song song não người mô tả cách thức hoạt động Nói cách khác, cách dễ dàng để giải thích khái niệm AI mạng thần kinh hộp đen, dự đốn kết đầu từ 21 đầu vào cụ thể 4.2 Mạng nơ ron nhân tạo 4.2.1 Nơron mạng nơron 4.2.1.1 Nơron Mạng nơron tạo thành từ nơron Nơron nhân tạo mơ hình tính tốn mơ số đặc trưng hoạt động nơron sinh học não người, (sau gọi tắt nơron nhân tạo nơron) Nơron đơn vi xử lý gồm n ( n �1 ) đầu vào giá trị thực x1, …, xn đầu giá trị thực y 4.2.1.2 Mạng nơron a Mạng truyền thẳng b Mạng phản hồi Hình 4.7 Các kiến trúc mạng Với mục đích sử dụng mạng nơron cho vấn đề hồi quy phân lớp, luận án quan tâm nghiên cứu mạng truyền thẳng đa tầng 4.2.2 Mạng truyền thẳng đa tầng Hình 4.8 Kiến trúc mạng truyền thẳng đa tầng 4.2.3 Các kỹ thuật huấn luyện mạng nơron Trong ứng dụng thực tế, khơng thể cần áp dụng máy móc phương pháp huấn luyện trên; hàm lỗi khơng phải tuyến tính, khơng phải hàm lồi, có nhiều cực tiểu địa phương; mặt khác kiến trúc mạng mà ta lựa chọn phức tạp mục tiêu cần học ta 4.2.4 Thiết kế mạng nơ ron cho ứng dụng 22 Thiết kế mạng cho phân lớp ta có nhiều lựa chọn hơn, chủ yếu liên quan đến lựa chọn hàm kích hoạt tầng việc mã hóa phân lớp Giả sử ta cần phân vectơ đặc trưng thành K lớp, ta cần thiết kế mạng có hai tầng ẩn (với hàm kích hoạt sigmoid hàm kích hoạt tanh) tầng có K nơron, đầu mạng biểu diễn hàm phân biệt tương ứng với lớp 4.3 Áp dụng trí tuệ nhân tạo vào dự đoán tần số dao động riêng kết cấu Hình 4.9 Sơ đồ khối chương trình áp dụng AI Một file số liệu đầu vào đầu chứa số liệu để đào tạo giai đoạn đào tạo Một đến ba lớp số ẩn chọn để phát số lớp cần thiết để mơ hình hóa quy trình Trong lớp ẩn, số lượng nút (nơ ron) thay đổi phạm vi từ đến 80 nơ ron Để kiểm soát cường độ cập nhật trọng số sai lệch, tham số tốc độ huấn luyện đặt q trình mơ Do đó, thời gian huấn luyện mạng trí tuệ nhân tạo phụ thuộc lớn vào việc lựa chọn giá trị Trong môi trường Matlab, trọng số tự động điều chỉnh sau trường hợp liệu huấn luyện Ngoài ra, tham số (giá trị động lượng) sử dụng để 23 làm giảm khả mơ phỏng, bị mắc kẹt tối ưu cục Hình 4.10 Mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo với tham số đầu vào tham số đầu Hình 4.11 Mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo với tham số đầu vào tham số đầu Hơn nữa, tốc độ học tập thường thiết lập khoảng từ 0,0001 đến 6,0 phụ thuộc vào mô trình đào tạo động lượng mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo giữ lại với giá trị trung bình 0,8 Để giảm thiểu lỗi đào tạo tránh đào tạo mức, trình đào tạo cần phải giám sát Sau thử nghiệm loạt biến thể lớp ẩn, thấy lớp ẩn bao gồm sáu nút đạt dự đốn xác tần số Các giá trị tính tốn dự đốn tần số liệt kê 24 bảng 4.1 bảng 4.2 Các giá trị in đậm giá trị dự đốn xác Các sai số trung bình trình bày hàng áp chót bảng 4.1 bảng 4.2, sai lệch phần trăm (ei) xác định theo công thức sau: Giá trịdựđoá n Giá trịtínhtoá n ei (%) ( ).100 Giá trịtínhtoá n Giá trị phần trăm trung bình lớn trình bày hàng cuối bảng 4.1 bảng 4.2, E � thể giá trị dự đốn sai lệch lớn mơ hình Trong trường hợp này, cần giá trị nhỏ E � để nhận giá trị dự đốn tốt Ở đây, E � định nghĩa sau: E � = max in=1 ( ei ) Từ bảng 4.1 bảng 4.2, sai số lớn ( E � ) nhỏ; E � = 0,6499% cho dầm, E � =0,992% cho hệ khung khơng gian Các kết tính tốn chứng minh mơ hình trí tuệ nhân tạo dự đốn xác tần số hệ Trong bảng 4.1 4.2, cột “Mục tiêu” thể thông số tần số cần xác định kết cấu, thông số biết trước tính tốn đo đạc thực nghiệm, số liệu đưa vào để kiểm chứng số liệu dự đoán thuật toán AI; Cột “Dự đoán” thể thơng số dự đốn tần số thuật tốn AI Bảng 4.1 Các thông số đầu vào đầu mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo cho dầm có gắn TMD Số TT mT2/m (%) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 1 2 2 3 4 5 3 mT1/ m0 (%) 4.0 3.0 2.0 1.0 4.0 3.0 2.0 1.0 3 2 3 cT (N.s/m) kT (N/m) Mục tiêu f1 (Hz) Dự đoán f1 (Hz) Mục tiêu f4 (Hz) Dự đoán f4 (Hz) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 10 20 100 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 0,447 0,516 0,631 0,876 0,447 0,512 0,626 0,631 0,512 0,516 0,516 0,447 0,447 0,447 0,400 0,400 0,512 0,512 0,512 0,447 0,516 0,631 0,876 0,447 0,512 0,6254 0,631 0,5118 0,516 0,5159 0,447 0,4456 0,447 0,4026 0,3979 0,512 0,512 0,5118 1,185 1,186 1,187 1,193 1,179 1,179 1,180 1,187 1.178 1.179 1.186 1.178 1.179 1.185 1.178 1.185 1,178 1,178 1,178 1.1845 1.186 1.187 1.193 1.1776 1.179 1.180 1.187 1.1777 1.179 1.186 1.177 1.179 1.185 1.177 1.185 1.1777 1.1777 1.1777 25 Số TT mT2/m (%) 20 21 22 23 24 25 3 3 3 mT1/ m0 (%) 3 3 3 cT (N.s/m) kT (N/m) Mục tiêu f1 (Hz) Dự đoán f1 (Hz) Mục tiêu f4 (Hz) Dự đoán f4 (Hz) 150 300 500 700 800 1000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,512 0,5116 0,512 0,5117 0,5089 0,512 0,512 0.0240 0.6499 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 1.1777 1.1776 1.1774 1.1774 1.1774 1.1772 0.0147 0.1196 ETrung bình (%) E � (%) Bảng 4.2 Các tham số đầu vào đầu mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo cho hệ khung khơng gian có gắn TMD Số TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 ETrung bình (%) E � (%) mT/m0 (%) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 cT (N.s/m) kT (N/m) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 100 500 800 1000 1400 1600 1800 2000 2500 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 5000 7000 8000 10000 12000 15000 18000 20000 25000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 Mục tiêu f1 (Hz) 0,475 0,336 0,274 0,237 0,212 0,194 0,179 0,168 0,158 0,150 0,106 0,126 0,134 0.150 0,164 0,184 0,201 0,212 0,237 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 Dự đoán f1 (Hz) 0,4748 0,3368 0,2724 0,2376 0,2136 0,1947 0,1793 0,1670 0,1575 0,1503 0,1059 0,126 0,1348 0,1503 0,1640 0,1829 0,2016 0,2141 0,2369 0,1500 0,1500 0,1502 0,1503 0,1503 0,1502 0,150 0,1497 0,1501 0,0857 0,992 Mục tiêu f2 (Hz) 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 Dự đoán f2 (Hz) 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0,704 0 Việc dự đốn tần số tương đối xác kết cấu điểm bật nghiên cứu này, tảng để dự đoán ứng xử học cho nhiều toán học phức tạp khác Các hệ phức tạp u cầu lượng lớn để tính tốn việc sử dụng mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo dẫn đến kết xác Do vậy, khơng cần tiến hành tính tốn cho kết cấu từ 26 đầu nên làm tăng hiệu tính tốn mơ Chúng ta áp dụng mơ hình trí tuệ nhân tạo đề xuất cho mơ hình khác mà cần tham số đầu vào, mục tiêu đạt được, số lượng số liệu đào tạo kiểm tra Bằng cách chọn xấp xỉ số nút mạng nơ ron lớp ẩn động lượng, hồn tồn tiên đốn kết đầu với độ xác chấp nhận so với mục tiêu ban đầu đặt Ví dụ, xem xét kết cấu có vết nứt, số liệu kết cấu chiều dài, góc lệch vết nứt, vị trí vết nứt quy luật thay đổi tải trọng phân bố số liệu đầu vào Các thông số đầu phát triển vết nứt Đó mục tiêu dự đốn áp dụng mạng trí tuệ nhân tạo vào mơ Như vậy, cách sử dụng mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo, hồn tồn huấn luyện tình số liệu đầu vào để dự đoán phát triển vết nứt Do đó, phương pháp có ý nghĩa khoa học; đó, khơng cần chạy lặp lại tốn tính tốn vết nứt mà tốn nhiều thời gian tài nguyên số để tính tốn, phân tích Mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo đưa số liệu đầu (mục tiêu đạt được) nên kỹ sư xử lý vấn đề xảy nhanh 4.4 Áp dụng trí tuệ nhân tạo vào dự đốn thơng số tối ưu TMD Hình 4.12 Mơ hình mạng trí tuệ nhân tạo với tham số đầu vào tham số đầu Xét dầm có chiều dài L, chiều cao mặt cắt ngang dầm h, bề rộng mặt cắt ngang dầm b, dầm liên kết tựa đơn hai đầu, khối lượng toàn dầm m0, dầm chịu tải trọng kích động ngẫu nhiên ồn trắng phân bố 27 Dầm có TMD lắp dầm với khối lượng mT, độ cứng lò xo kT cản nhớt cT Mơ hình AI đề xuất với thông số đầu vào L, h, b, kT, mT/m0, cT, thông số đầu lựa chọn c T tối ưu để tỷ số JWc/ JWc0 đạt giá trị nhỏ nhất, tức tham số tối ưu để giảm dao động cho dầm tốt Để giải toán đặt ra, số tầng ẩn lựa chọn 7, mơ hình thể hình 4.12 Bảng 4.3 Giá trị đầu vào giá trị dự đốn thơng số tối ưu TMD dầm chịu tải trọng ngẫu nhiên ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 L (m) H (m) b (m) kT (N/m) mT/m0 Mục tiêu cT (N.s/m) Dự đoán cT (N.s/m) 57 57 58 59 50 50 50 50 50 50 50 60 60 60 60 40 40 40 40 40 0.45 0.45 0.45 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.55 0.35 0.35 0.35 0.4 0.4 0.45 0.45 0.5 0.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.55 0.55 0.55 0.35 0.35 0.35 0.35 0.4 14640 15760 15520 14480 13440 13680 13840 14080 14560 14800 15280 14400 14720 13360 12560 12720 13360 13760 12400 12640 ETrung bình (%) E � (%) 0.05 0.06 0.055 0.04 0.045 0.048 0.05 0.052 0.058 0.06 0.065 0.04 0.04 0.03 0.02 0.04 0.05 0.055 0.03 0.03 2075 3160 3055 3020 1060 1375 1585 1795 2390 2565 3055 2670 3405 1515 990 1235 2495 3090 2180 3160 2075 3160 3055 3020 1060 1375 1585 1795 2401.3 2587 3055 2670 3405 1515 990 1235 2500 3090 2180 3160 0,077 0,85 Sau sử dụng mơ hình AI để dự đốn thơng số tối ưu c T, kết dự đoán liệt kê cột cuối bảng 4.3 Từ thấy giá trị dự đốn sát với giá trị tính tốn trực tiếp, sai số lớn có 0,85%, sai số trung bình 0,077% 4.5 Kết luận chương - Các kiến thức mạng nơ ron nhân tạo, kỹ thuật huấn luyện mạng nơ ron cách thiết kế mạng nơ ron nhân tạo cho ứng dụng cụ thể - Sử dụng mô hình trí tuệ nhân tạo để dự đốn tần số dao động riêng kết cấu hệ dầm, khung không gian dự đốn thơng số tối ưu TMD Mơ hình trí tuệ nhân tạo dùng để dự đoán tần số dao động riêng kết cấu dự đốn thơng số tối ưu TMD, thông số đầu vào quan trọng nhiều tốn động lực học kết cấu cơng trình, vấn đề chuẩn đoán hư hỏng kết cấu, toán liên quan 28 đến tượng cộng hưởng dao động, gây phá hủy kết cấu cơng trình KẾT LUẬN CHUNG Các kết luận án - Xây dựng mơ hình thuật tốn chương trình tính tốn đáp ứng động lực học hệ dầm, khung khơng gian theo thuật tốn thiết lập Kết đảm bảo độ xác cần thiết - Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tham số TMD đến đáp ứng dao động riêng dao động cưỡng kết cấu dầm, khung không gian chịu tải trọng ngẫu nhiên sau: + Khi lắp thêm TBTTNL TMD vào kết cấu, làm thay đổi tần số dao động riêng làm giảm đáng kể dao động cho kết cấu + Đối với dầm, lắp TMD vào vị trí dầm có tác dụng giảm dao động nhiều so với vị trí khác - Xây dựng mơ hình trí tuệ nhân tạo dùng để dự đoán tần số dao động riêng kết cấu hệ dầm, khung khơng gian dự đốn thơng số tối ưu TMD, thông số đầu vào quan trọng nhiều toán động lực học kết cấu cơng trình, vấn đề chuẩn đốn tình trạng kết cấu, toán liên quan đến tượng cộng hưởng dao động, gây phá hủy kết cấu cơng trình Các kết luận án - Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn xây dựng thuật toán chương trình tính đặc trưng động lực học hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng TMD chịu tải trọng ngẫu nhiên, chương trình tính kiểm chứng khẳng định độ tin cậy - Nghiên cứu ảnh hưởng TMD (vị trí, số lượng, đặc tính TMD) đến đặc trưng động lực học hệ dầm, khung khơng gian Từ rút số nhận xét có ý nghĩa - Sử dụng mơ hình trí tuệ nhân tạo chuẩn đốn tần số riêng hệ dầm, khung khơng gian dự đốn thông số tối ưu TMD Các vấn đề cần nghiên cứu sau luận án - Nghiên cứu kết cấu dầm cong, khung không gian phức tạp có lắp thiết bị tiêu tán lượng TMD chịu loại tải trọng khác tải trọng khí động, tải trọng di động, tải trọng ngẫu nhiên,… - Tính tốn kết cấu dầm, khung, vỏ có vết nứt chịu TTNN - Tính tốn phát triển vết nứt kết cấu cơng trình tác dụng tải trọng nổ - Sử dụng mơ hình trí tuệ nhân tạo vào chuẩn đốn vết nứt kết cấu cơng trình ... tốn hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên - Xây dựng quan hệ ứng xử học hệ dầm, khung khơng gian có lắp thiết bị tiêu tán lượng chịu tải trọng ngẫu nhiên. .. kết cấu dầm cong, khung không gian phức tạp có lắp thiết bị tiêu tán lượng TMD chịu loại tải trọng khác tải trọng khí động, tải trọng di động, tải trọng ngẫu nhiên, … - Tính tốn kết cấu dầm, khung, ... khung không gian chịu tải trọng ngẫu nhiên Qua khảo kết số tính tốn ảnh hưởng yếu tố quan trọng đến đáp ứng động kết cấu dầm khung không gian chịu tác dụng tải trọng ngẫu nhiên, kết cấu có lắp
Ngày đăng: 31/12/2021, 05:36
Xem thêm:
