ΥΠΟΜΝΗΜΑ ΣΤΑ ΙΟ ΡΟΜΙΑΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ Ε. ΧΑΡΑΛΑΜΠΑΚΗ Πολιτικού Μηχανικού Ε.Μ.Π., MSc/DIC, PhD Αθήνα, Φεβρουάριος 2015
Περιεχόµενα I. Συνοπτικό βιογραφικό σηµείωµα... 4 II. Σπουδές... 6 III. Επιστηµονικές εργασίες (συνοπτικά)... 7 A. ιατριβές... 7 B. ιπλωµατικές µεταπτυχιακές εργασίες... 7 C. ηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά... 7 D. ηµοσιεύσεις σε πρακτικά διεθνών συνεδρίων (µε κρίση του κειµένου)... 8 E. Παρουσιάσεις σε διεθνή συµπόσια... 9 F. ιδακτικές σηµειώσεις... 9 G. Βιβλία... 10 H. Εγχειρίδια χρήσης προγραµµάτων... 10 IV. Ανάλυση επιστηµονικών εργασιών... 11 A. ιατριβές... 11 B. ιπλωµατικές εργασίες... 12 C. ηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά... 13 D. ηµοσιεύσεις σε πρακτικά συνεδρίων (µε κρίση του κειµένου)... 17 E. Παρουσιάσεις σε διεθνή συµπόσια... 20 V. Αναφορές επιστηµονικών εργασιών... 22 A. ηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά... 22 B. ηµοσιεύσεις σε πρακτικά συνεδρίων (µε κρίση του κειµένου)... 34 C. Εγχειρίδια χρήσης προγραµµάτων... 35 VI. Λοιπή ερευνητική δραστηριότητα... 36 A. Αξιολογητής σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά... 36 B. Μέλος επιστηµονικής επιτροπής διεθνών συνεδρίων... 36 VII. ιδακτική εµπειρία... 37 VIII. Επίβλεψη διπλωµατικών εργασιών... 39 IX. Ερευνητικά προγράµµατα... 40 X. Συµµετοχή σε συνέδρια... 41 XI. Επαγγελµατική δραστηριότητα... 42 XII. Παράρτηµα: Σηµαντικότερα τεχνικά έργα... 43 3
I. Συνοπτικό βιογραφικό σηµείωµα Γενικές πληροφορίες Ονοµατεπώνυµο Τόπος γέννησης Αριστοτέλης Χαραλαµπάκης του Ευστρατίου Αθήνα Ηµερ. γέννησης 18/02/1977 Οικ. κατάσταση Στρατ. υποχρεώσεις ιεύθυνση εργασίας Τηλέφωνα email Website Σπουδές Έγγαµος µε ένα παιδί Εκπληρωµένες (Μηχανικό) Υµηττού 5, 15561 Χολαργός +30 6972 001993 (κινητό), +30 210 6564147 (εργασία) +30 210 7721656 (Ε.Μ.Π.) achar@mail.ntua.gr achar@teemail.gr aristotelis.charalampakis@gmail.com http://www.charalampakis.info 2009 Μεταδιδακτορική έρευνα στο Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Ε.Μ.Π.). 2004 2009 ιδάκτορας του Εργαστηρίου Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Ε.Μ.Π.) Θέµα διδακτορικής διατριβής: Ανελαστική δυναµική ανάλυση φορέων µε προσοµοίωση κατά Bouc Wen. 1999 2000 Μεταπτυχιακό δίπλωµα MSc από το Imperial College, University of London του Λονδίνου, στον τοµέα κατασκευών από σκυρόδεµα (Concrete Structures) µε διάκριση (distinction), 1 ος στο τµήµα. Θέµα µεταπτυχιακής εργασίας: Short and long term deformation and stressing of slender cylindrical concrete piers due to solar heating. 2000 ίπλωµα Diploma of Imperial College (DIC). 2000 Βραβείο J.R. Jenkins Prize for Structural Mechanics από το Imperial College. 1994 1999 ίπλωµα Πολιτικού Μηχανικού ( οµοστατικού) από το Ε.Μ.Π. Βαθµός πτυχίου 8.28/10. Θέµα διπλωµατικής εργασίας: Σχεδιασµός και ανάλυση ολόσωµων κτιρίων από σκυρόδεµα (βαθµός: 10/10). 4
1994 Εισαγωγή µέσω Πανελληνίων Εξετάσεων στην Σχολή Πολιτικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π. (σειρά εισαγωγής: 22/150, 1 η επιλογή). 1994 Αποφοίτηση από το 4 ο Γενικό Λύκειο Ιλίου µε άριστα (19.1/20). Στρατιωτική θητεία 2000 2001 Μηχανικό. Ερευνητικά ενδιαφέροντα Στατική και δυναµική ανάλυση κατασκευών, Πλαστική ανάλυση, Υστέρηση, Ταυτοποίηση συστηµάτων, υναµικά Συστήµατα, Εξελικτικοί αλγόριθµοι, Γενετικοί αλγόριθµοι (Genetic Algorithms GAs), Βελτιστοποίηση σµήνους σωµατιδίων (Particle Swarm Optimization PSO), ιαφορική εξέλιξη (Differential Evolution DE). Ξένες γλώσσες Αγγλικά (Άριστα, Cambridge Certificate of Proficiency in English, βαθµός: A). Γαλλικά (Καλά, Certificat de Langue Française, βαθµός: Très Bien). Επαγγελµατική δραστηριότητα 2002 Συνιδρυτής της εταιρείας ανάπτυξης και εµπορίας τεχνικού λογισµικού ΤεχνοΛογισµική (www.technologismiki.com). 2002 Ελεύθερος επαγγελµατίας, µελετητής δηµοσίων και ιδιωτικών έργων µε την ειδικότητα του οµοστατικού και Υδραυλικού Μηχανικού. 2000 Υπεύθυνος σχεδιασµού νέων προϊόντων και µεταλλικών εξαρτηµάτων σε µηχανήµατα κατεργασίας µετάλλων CNC της τεχνικής εταιρείας ΖΣ Χαραλαµπάκης ΑΕ (www.zs charalampakis.gr). 1998 2006 Υπεύθυνος ιασφάλισης Ποιότητας της τεχνικής εταιρείας ΖΣ Χαραλαµπάκης ΑΕ. Συµµετοχή στην ανάπτυξη συστήµατος ποιότητας ISO 9001:1994 και αναβάθµιση σε ISO 9001:2000 της ίδιας εταιρείας. Επαγγελµατικές οργανώσεις Μέλος του Τεχνικού Επιµελητηρίου Ελλάδος (ΤΕΕ) µε αρ. µητρώου 83046. Μέλος Συλλόγου Πολιτικών Μηχανικών Ελλάδος (ΣΠΜΕ). 5
II. Σπουδές Ο Αριστοτέλης Ε. Χαραλαµπάκης αποφοίτησε το 1994 από το 4 ο Λύκειο Ιλίου µε άριστα (βαθµός 19 1/10) και εισήχθη την ίδια χρονιά στην Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Ε.Μ.Π. µέσω Πανελληνίων Εξετάσεων (σειρά κατάταξης 22/150, 1 η επιλογή). Έλαβε το ίπλωµα του Πολιτικού Μηχανικού τον Ιούλιο του 1999 (βαθµός 8.28/10) και στην συνέχεια την Άδεια ασκήσεως επαγγέλµατος από το ΤΕΕ. Κατά την διάρκεια του πέµπτου έτους σπουδών εκπόνησε ιπλωµατική Εργασία στο Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών µε θέµα Σχεδιασµός και ανάλυση ολόσωµων κτιρίων από σκυρόδεµα υπό την επίβλεψη του καθηγητή Ε.Μ.Π., κ. Βλ. Κ. Κουµούση (βαθµός 10/10). Στην συνέχεια µετέβη στο Λονδίνο, όπου το επόµενο έτος έλαβε το µεταπτυχιακό δίπλωµα MSc in Concrete Structures µε διάκριση (distinction, 1 ος στο τµήµα) από το Imperial College, University of London. Μέρος του µεταπτυχιακού διπλώµατος αποτέλεσε Μεταπτυχιακή Εργασία µε τίτλο Short and long term deformation and stressing of slender cylindrical concrete piers due to solar heating, υπό την εποπτεία του καθηγητή G. L. England. Επίσης το ίδιο έτος (2000) έλαβε τον τίτλο Diploma of Imperial College (DIC) καθώς και το βραβείο J. R. Jenkins Prize for Structural Mechanics από το Imperial College. Στην συνέχεια επέστρεψε στην Ελλάδα, όπου και εκπλήρωσε τις στρατιωτικές του υποχρεώσεις στο Μηχανικό. Την περίοδο 2004 2009 εκπόνησε την διδακτορική του διατριβή µε τίτλο Ανελαστική δυναµική ανάλυση φορέων µε προσοµοίωση κατά Bouc Wen στο Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισµικών Ερευνών της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π., υπό την επίβλεψη του καθηγητή Ε.Μ.Π., κ. Βλ. Κ. Κουµούση. Τον Απρίλιο του 2009 εξετάστηκε επιτυχώς και τον Ιούλιο του ίδιου έτους αναγορεύτηκε ιδάκτορας της Σχολής. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαµβάνουν: δυναµική ανάλυση κατασκευών, πλαστικότητα, βελτιστοποίηση, εξελικτικοί αλγόριθµοι (γενετικοί αλγόριθµοι, βελτιστοποίηση σµήνους σωµατιδίων (PSO), διαφορική εξέλιξη (differential evolution), κ.λπ. Έχει 12 δηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά και πλήθος δηµοσιεύσεων και παρουσιάσεων σε διεθνή επιστηµονικά συνέδρια και συµπόσια. Έχει πλέον των 140 ετεροαναφορών από τρίτους ερευνητές (αποκλειόµενων αναφορών από όλους τους συγγραφείς των άρθρων). Παραµένει ενεργός προγραµµατιστής στην εταιρεία λογισµικού που συν-ίδρυσε το 2002, αναπτύσσοντας και συντηρώντας άνω των 25 προγραµµάτων Μηχανικού. 6
III. Επιστηµονικές εργασίες (συνοπτικά) A. ιατριβές i. Χαραλαµπάκης Α. Ε., (2009) Ανελαστική δυναµική ανάλυση φορέων µε προσοµοίωση κατά Bouc Wen, ιδακτορική ιατριβή, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τοµέας οµοστατικής, Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών, Ε.Μ.Π., Απρίλιος 2009 (επιβλέπων: καθηγητής Βλάσης Κ. Κουµούσης). B. ιπλωµατικές µεταπτυχιακές εργασίες i. Χαραλαµπάκης Α. Ε., (1999) Σχεδιασµός και ανάλυση ολόσωµων κτιρίων από σκυρόδεµα, ιπλωµατική εργασία, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τοµέας οµοστατικής, Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών, Ε.Μ.Π., Ιούνιος 1999 (επιβλέπων: καθηγητής Βλάσης Κ. Κουµούσης). ii. Charalampakis A. E., (2000) Short and long term deformation and stressing of slender cylindrical concrete piers due to solar heating, MSc dissertation, Imperial College, London, June 2000 (supervisor: professor G. L. England). C. ηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά ώδεκα (12) άρθρα σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά: i. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Ultimate strength analysis of composite sections under biaxial bending and axial load, Advances in Engineering Software, 39 (2008): 923 936, doi:10.1016/j.advengsoft.2008. 01.007. ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Identification of Bouc Wen hysteretic systems by a hybrid evolutionary algorithm, Journal of Sound and Vibration, 314 (2008): 571 585, doi:10.1016/j.jsv.2008.01.018. iii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., On the response and dissipated energy of Bouc Wen hysteretic model, Journal of Sound and Vibration, 309 (2008): 887 895, doi:10.1016/j.jsv.2007.07.080. iv. Vayas, I., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Inelastic resistance of angle sections subjected to biaxial bending and normal forces, Steel Construction 2(2) (2009): 138 146, doi:10.1002/stco.200910018. v. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A Bouc Wen model compatible with plasticity postulates, Journal of Sound and Vibration, 322 (2009): 954 968, doi:10.1016/j.jsv.2008.11.017. vi. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems using Particle Swarm Optimization, Computers and Structures, 88 (2010): 1197 1205, doi:10.1016/j.compstruc.2010.06.009. 7
vii. Charalampakis, A. E., Full plastic capacity of equal angle sections under biaxial bending and normal force, Engineering Structures, 33(6) (2011): 2085 2090, doi:10.1016/j.engstruct.2011.02.044. viii. Charalampakis, A. E., Registrar: a Complete-Memory Operator to Enhance Performance of Genetic Algorithms, Journal of Global Optimization, 54(3) (2012), 449 483, doi:10.1007/s10898-011-9770-6. ix. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Comparison of Evolutionary Algorithms for the Identification of Bouc-Wen Hysteretic Systems, Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, doi:10.1061/(asce)cp.1943-5487.0000348 (2013). x. Kontou, E., Kepaptsoglou, K., Charalampakis, A. E., Karlaftis, M. G., The bus to depot allocation problem revisited: a genetic algorithm, Public Transport, (2013) doi:10.1007/s12469-013-0078-4. xi. Kottari, A., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A Consistent Degrading Bouc-Wen Model, Engineering Structures, 60 (2014): 235 240, doi:10.1016/j.engstruct.2013.12.025. xii. Charalampakis, A. E., The response and dissipated energy of Bouc Wen hysteretic model revisited, Archive of Applied Mechanics, doi: 10.1007/s00419-014-0937-8. D. ηµοσιεύσεις σε πρακτικά διεθνών συνεδρίων (µε κρίση του κειµένου) ώδεκα (12) άρθρα σε πρακτικά διεθνών συνεδρίων: i. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A generic fiber model for the analysis of arbitrary cross sections under biaxial bending and axial load, Proc. 7 th International Conference on Engineering Computational Technology, Lisbon, Portugal; 2004. ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Ultimate strength analysis of arbitrary cross sections under biaxial bending and axial load by fiber model and curvilinear polygons, Proc. 5 th GRACM International Congress on Computational Mechanics, Limassol, Cyprus; 2005. iii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., MySpec: Educational Software for Structural Dynamics and Hysteretic Systems, Proc. 8 th International Conference on Computational Structures Technology, Las Palmas de Gran Canaria, Spain; 2006. iv. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Parameter Estimation of Bouc Wen Hysteretic Systems using SawTooth Genetic Algorithm, Proc. 5 th International Conference on Engineering Computational Technology, Las Palmas de Gran Canaria, Spain; 2006. v. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Robust Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems by SawTooth GA and Bounding, Proc. COMPDYN 2007, Rethimno, Crete, Greece; 2007. 8
vi. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Implementing an improved Bouc Wen model to account for plasticity postulates, Proc. COMPDYN 2009, Rhodes, Greece; 2009. vii. Kottari, A., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Degrading Bouc Wen models compatible with plasticity postulates, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. viii. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Examination of the performance of PSO algorithm with time varying population, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. ix. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Parameters of Bouc Wen model revisited, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. x. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Comparison of Differential Evolution, Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithms for the identification of Bouc-Wen hysteretic systems, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. xi. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Reliability Based Optimal Design of Truss Structures using Binary Particle Swarm Optimization with Time-Varying Parameters, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. xii. Charalampakis, A. E., Introducing full memory in Genetic Algorithms, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. E. Παρουσιάσεις σε διεθνή συµπόσια Τρεις (3) παρουσιάσεις σε διεθνή συµπόσια: i. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems using Particle Swarm Optimization, 7 th German Greek Polish Symposium, Advances in Mechanics, Pozdan, Poland; 2010. ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Compliance of the Bouc-Wen Model with Plasticity Postulates, 4 th Greek-Serbian Symposium, Vlasina Lake, Serbia; 2011. iii. Charalampakis, A. E., The Response and Dissipated Energy of Bouc Wen Hysteretic Model Revisited, 8 th German Greek Polish Symposium, Goslar, Germany; 2013. F. ιδακτικές σηµειώσεις i. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. 9
ii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Fortran, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. iii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Basic, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. iv. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Τεχνικά Υλικά ΙΙ, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. v. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Στατιστική, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. vi. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Πιθανότητες, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. vii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Μακροοικονοµία, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. viii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Χηµεία, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. ix. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Στοιχεία ικαίου, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1996. x. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Οικολογία, εκδόσεις ιάγραµµα, Αθήνα, 1995. G. Βιβλία i. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Εφαρµογές Υπολογιστικής Υδραυλικής, εκδόσεις ΤεχνοΛογισµική, 2005, ISBN:960 88473 0 3. ii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Σχεδιασµός Υδραυλικών Έργων, εκδόσεις ΤεχνοΛογισµική, 2008, ISBN:978 960 88473 1 6. iii. Φ. Φωτόπουλος, Α. Χαραλαµπάκης, Εφαρµογές Υπολογιστικής Υδραυλικής, εύτερη Έκδοση, ΤεχνοΛογισµική, 2014, ISBN:978 960 88473 2 3. H. Εγχειρίδια χρήσης προγραµµάτων i. Charalampakis, A.E., mybiaxial 2.0: analysis of arbitrary composite sections in biaxial bending and axial load. National Technical University of Athens; 2005. 10
IV. Ανάλυση επιστηµονικών εργασιών A. ιατριβές i. Χαραλαµπάκης Α. Ε., (2009) Ανελαστική δυναµική ανάλυση φορέων µε προσοµοίωση κατά Bouc Wen, ιδακτορική ιατριβή, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τοµέας οµοστατικής, Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών, Ε.Μ.Π., Απρίλιος 2009 (επιβλέπων: καθηγητής Βλάσης Κ. Κουµούσης). Η διατριβή αντιµετωπίζει συγκεκριµένα θεωρητικά και εφαρµοσµένα προβλήµατα τα οποία αφορούν το υστερητικό προσοµοίωµα Bouc Wen και την χρήση του για την ανελαστική δυναµική ανάλυση φορέων. Με αφετηρία τον ορισµό της υστέρησης και την συνθήκη ανεξαρτησίας της απόκρισης από την ταχύτητα φόρτισης, γίνεται επανεξέταση του προσοµοιώµατος Bouc Wen από µαθηµατικής άποψης. Παράγονται νέες αναλυτικές σχέσεις υπολογισµού τόσο της υστερητικής απόκρισης όσο και της αναλισκόµενης ενέργειας, οι οποίες βασίζονται στην υπεργεωµετρική συνάρτηση του Gauss. Οι σχέσεις αυτές αποτελούν τη βάση ενός νέου τροποποιηµένου προσοµοιώµατος, το οποίο αντιµετωπίζει πλήρως ένα από δεκαετίες εντοπισµένο, σηµαντικό µειονέκτηµα του αρχικού προσοµοιώµατος. Αυτό αφορά την τοπική παραβίαση των αρχών της πλαστικότητας του Drucker και του Il iushin, η οποία οδηγεί σε µη φυσική συµπεριφορά κατά την διάρκεια σύντοµων κύκλων φόρτισης αποφόρτισης επαναφόρτισης. Το τροποποιηµένο προσοµοίωµα Bouc Wen αποτελεί το κεντρικό θέµα της διατριβής. Κατ αρχήν, παρουσιάζονται αναλυτικές σχέσεις οι οποίες ποσοτικοποιούν το εύρος των παραβιάσεων και της µη φυσικής συµπεριφοράς. Στην συνέχεια, προτείνεται µια τροποποίηση η οποία εξαλείφει πλήρως το προαναφερθέν πρόβληµα, ενώ αποδεικνύεται ότι οι διαφορές στην απόκριση µεταξύ αρχικού και τροποποιηµένου προσοµοιώµατος µπορεί να είναι σηµαντικές στην περίπτωση σεισµικής διέγερσης. Με κατεύθυνση την εφαρµογή, αντιµετωπίζεται το θέµα της ταυτοποίησης των παραµέτρων µε βάση διαθέσιµα πειραµατικά δεδοµένα. Προτείνεται µια νέα µέθοδος ταυτοποίησης των παραµέτρων του υστερητικού προσοµοιώµατος Bouc Wen η οποία βασίζεται σε εξελικτικούς αλγορίθµους. Αποδεικνύεται ότι η µέθοδος συνδυάζει πολύ καλή απόδοση και σταθερότητα, ενώ απαντώνται σηµαντικά ερωτήµατα σχετικά µε τον σχεδιασµό των πειραµάτων. Για την αντιµετώπιση της έλλειψης πειραµατικών δεδοµένων κατά την προσοµοίωση των µελών ενός φορέα, παρουσιάζεται ένας νέος αλγόριθµος ανάλυσης τυχαίων διατοµών σε διαξονική κάµψη µε αξονική δύναµη, ο οποίος παρέχει την βάση της ανελαστικής υστερητικής τους συµπεριφοράς κατά Bouc Wen. Όλες οι προτεινόµενες µέθοδοι αναπτύχθηκαν ανεξάρτητα σε κώδικα H/Y και οι περισσότερες ενσωµατώθηκαν σε υφιστάµενο κώδικα ανελαστικής στατικής και δυναµικής ανάλυσης Plastique, ο οποίος έχει αναπτυχθεί στο 11
Εργαστήριο. Τέλος, η επιβεβαίωση της συµβολής όλων των παραπάνω θεωρήσεων γίνεται αριθµητικά µέσω χαρακτηριστικών παραδειγµάτων δυναµικής ανάλυσης. B. ιπλωµατικές εργασίες i. Χαραλαµπάκης Α. Ε., (1999) Σχεδιασµός και ανάλυση ολόσωµων κτιρίων από σκυρόδεµα, ιπλωµατική εργασία, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τοµέας οµοστατικής, Εργαστήριο Στατικής & Αντισεισµικών Ερευνών, Ε.Μ.Π., Ιούνιος 1999 (επιβλέπων: καθηγητής Βλάσης Κ. Κουµούσης). Αντικείµενο της διπλωµατικής εργασίας είναι τόσο ο σχεδιασµός όσο και η στατική και δυναµική ανάλυση ολόσωµων κατασκευών από σκυρόδεµα. Στις κατασκευές αυτές δεν υπάρχει η συνήθης τοιχοποιία από οπτόπλινθους, αλλά φέροντα τοιχώµατα από πολύ ελαφρά οπλισµένο σκυρόδεµα. Οι πλάκες σκυροδετούνται εκ των υστέρων και είναι συνήθως σύµµικτες. Παρουσιάζονται τα συστήµατα δόµησης τέτοιων κατασκευών, µε ιδιαίτερη αναφορά στα λεγόµενα συστήµατα ICF (=Insulated Concrete Forms), στα οποία ο ξυλότυπος συναρµολογείται από υπέρ ελαφρά φύλλα ηχοθερµοµονωτικού υλικού, τα οποία παραµένουν στην κατασκευή ως µόνωση. Αναπτύχθηκε πρόγραµµα Η/Υ το οποίο επιτρέπει την γραφική σχεδίαση ολόσωµων πολυωρόφων κτιρίων µε απλό και εύχρηστο τρόπο. Χρησιµοποιείται η µέθοδος Wide Column Analogy για την δηµιουργία τρισδιάστατου γραµµικού προσοµοιώµατος. Στην συνέχεια, το πρόγραµµα παρέχει την δυνατότητα δηµιουργίας κατάλληλου αρχείου δεδοµένων για γνωστά πακέτα στατικής και δυναµικής ανάλυσης (Space II, Sofistik). Έγινε ανάλυση ενός παραδείγµατος ολόσωµου διώροφου κτιρίου µε σεισµικές φορτίσεις κατά ΝΕΑΚ, από την οποία προέκυψαν χρήσιµα συµπεράσµατα για τις κατασκευές αυτού του τύπου. ii. Charalampakis, A. E., (2000) Short and long term deformation and stressing of slender cylindrical concrete piers due to solar heating, MSc dissertation, Imperial College, London, June 2000 (supervisor: professor G. L. England). Αντικείµενο της µεταπτυχιακής εργασίας ήταν η επιρροή της ηλιακής ακτινοβολίας σε κυλινδρικά βάθρα µε µεγάλη λυγηρότητα. Η επιρροή είναι τόσο άµεση βραχυπρόθεσµη (τα βάθρα καµπυλώνονται καθ ύψος λόγω διαστολής της θερµότερης πλευράς τους) όσο και µακροπρόθεσµη (οι θερµότερες πλευρές των βάθρων έρπουν περισσότερο, κάτι το οποίο οδηγεί σε µόνιµες παραµορφώσεις). Αναπτύχθηκε πρόγραµµα Η/Υ για την ανάλυση τέτοιων βάθρων. Η διακριτοποίηση πραγµατοποιήθηκε κατά τρεις έννοιες: (α) διακριτοποίηση του βάθρου καθ ύψος, σε οριζόντιους δίσκους, (β) των δίσκων σε δακτυλίους, µε βάση την απόσταση από το κέντρο και (γ) των δακτυλίων σε τοµείς, µε βάση την επίκεντρη γωνία. Επινοήθηκαν εξαιρετικά γενικοί νόµοι οι οποίοι οδηγούν από µακροσκοπικά και µετρήσιµα µεγέθη (π.χ. ιδιότητες σκυροδέµατος, γεωγραφικό πλάτος της θέσης της κατασκευής, θέση του ήλιου σε σχέση µε την κατασκευή, κατανοµή θερµοκρασιών και ηλιοφάνειας επάνω στην κατασκευή κατά την διάρκεια της ηµέρας, ξεχωριστά για κάθε µήνα του έτους) σε µέση θερµοκρασία του κάθε πεπερασµένου στοιχείου ανά πάσα χρονική στιγµή. Για τις ανάγκες της εργασίας, χρησιµοποιήθηκαν εύλογες τιµές για τις παραµέτρους αυτών των νόµων, αλλά ακριβέστερες τιµές µπορούν να 12
υπολογιστούν µε µετρήσεις πεδίου και να χρησιµοποιηθούν στο προσοµοίωµα. Με βάση την θερµοελαστική λύση ενός χαρακτηριστικού παραδείγµατος, προέκυψε ότι το βάθρο καµπυλώνεται σηµαντικά, µε την κορυφή του να βρίσκεται πάντα στην αντίθετη πλευρά από την θέση του ήλιου κάθε χρονική στιγµή. Αντίθετα, µε βήµα προς βήµα χρονική ανάλυση ερπυσµού (χρονικό βήµα = 15 λεπτά της ώρας, συνολικό χρονικό διάστηµα προσοµοίωσης = 50 έτη), προέκυψαν µόνιµες παραµορφώσεις του βάθρου της τάξης του 20% των µέγιστων ελαστικών παραµορφώσεων αλλά µε αντίθετη κατεύθυνση (ήτοι προς την πλευρά του ήλιου). C. ηµοσιεύσεις σε διεθνή επιστηµονικά περιοδικά i. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Ultimate strength analysis of composite sections under biaxial bending and axial load, Advances in Engineering Software, 39 (2008): 923 936, doi:10.1016/j.advengsoft.2008. 01.007. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένας νέος γενικός αλγόριθµος ο οποίος επιτρέπει την ανάλυση τυχαίων διατοµών υποκείµενων σε διαξονική κάµψη µε ταυτόχρονη αξονική δύναµη. Η γεωµετρία της διατοµής περιγράφεται από πολλαπλά καµπυλόγραµµα πολύγωνα, ήτοι πολύγωνα οι πλευρές των οποίων είναι είτε ευθείες γραµµές είτε τόξα κύκλου. Τα πολύγωνα µπορούν να είναι κυρτά ή µη κυρτά και να περιέχουν το ένα το άλλο σε οποιοδήποτε βάθος, επιτρέποντας την ακριβή περιγραφή πρακτικά οποιασδήποτε διατοµής. Οι νόµοι παραµόρφωσης τάσης των υλικών αποτελούνται από οποιονδήποτε συνδυασµό συνεχόµενων κυβικών πολυωνύµων, κάτι το οποίο παρέχει µεγάλη ελευθερία στην προσοµοίωση διαφόρων φαινοµένων, όπως περίσφιγξη, παραµορφωσιακή κράτυνση κ.α. Η ολοκλήρωση του πεδίου των τάσεων γίνεται µε αναλυτικές σχέσεις ακόµη και στην περίπτωση καµπύλων ακµών. Ο αλγόριθµος χαρακτηρίζεται από εξαιρετική γενικότητα, ακρίβεια και σταθερότητα και µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τον υπολογισµό διαγραµµάτων ροπών καµπυλοτήτων, διαγραµµάτων αλληλεπίδρασης καθώς και επιφανειών αστοχίας. Επιπλέον, µπορεί να υπολογίσει την παραµορφωµένη κατάσταση µιας τυχαίας διατοµής υπό δεδοµένη εξωτερική ένταση. Τέλος, παρουσιάζεται µια σειρά εφαρµογών οι οποίες αναδεικνύουν τα πλεονεκτήµατα της προτεινόµενης µεθόδου έναντι των υπολοίπων της βιβλιογραφίας. Η εργασία αυτή κατέλαβε την τρίτη θέση στον πίνακα Top 25 Hottest Articles του γνωστού ιστότοπου ScienceDirect για την περίοδο Ιουλίου Σεπτεµβρίου 2008. Τέλος, πρώιµες µορφές της εργασίας αυτής έχουν παρουσιαστεί σε διεθνή επιστηµονικά συνέδρια (IV.D.i και IV.D.ii). ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Identification of Bouc Wen hysteretic systems by a hybrid evolutionary algorithm, Journal of Sound and Vibration, 314 (2008): 571 585, doi:10.1016/j.jsv.2008.01.018. Στην εργασία αυτή προτείνεται µια νέα µέθοδος ταυτοποίησης παραµέτρων του προσοµοιώµατος Bouc Wen. Εξετάζεται η απόδοσή της µε χρήση δεδοµένων που προέρχονται τόσο από νοητά όσο και από πραγµατικά πειράµατα. Εξετάζονται επίσης περιπτώσεις ύπαρξης διαφόρων επιπέδων θορύβου καθώς και ιξώδους απόσβεσης, ενώ αντιµετωπίζεται το σηµαντικό θέµα του σχεδιασµού των πειραµάτων. Τέλος, παρουσιάζεται µια συγκριτική 13
µελέτη σε σχέση µε άλλες διαδεδοµένες µεθόδους ταυτοποίησης, καθώς και µια εκτενής παραµετρική µελέτη η οποία αναδεικνύει τον µηχανισµό λειτουργίας της προτεινόµενης µεθόδου. Πρώιµες µορφές της εργασίας αυτής έχουν παρουσιαστεί σε διεθνή επιστηµονικά συνέδρια (IV.D.iv και IV.D.v). iii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., On the response and dissipated energy of Bouc Wen hysteretic model, Journal of Sound and Vibration, 309 (2008): 887 895, doi:10.1016/j.jsv.2007.07.080. Στην εργασία αυτή γίνεται επανεξέταση του προσοµοιώµατος Bouc Wen από µαθηµατικής άποψης. Παρουσιάζονται νέες αναλυτικές σχέσεις τόσο για την υστερητική απόκριση όσο και για την αναλισκόµενη ενέργεια υπό συµµετρική ανακυκλιζόµενη φόρτιση. Οι σχέσεις βασίζονται στην υπεργεωµετρική συνάρτηση του Gauss και αποτελούν τις πρώτες αναλυτικές σχέσεις που παρουσιάζονται στην βιβλιογραφία και αφορούν τυχαία τιµή της εκθετικής παραµέτρου. Επιπλέον, παράγονται απλές προσεγγιστικές σχέσεις για τον υπολογισµό της αναλισκόµενης ενέργειας, οι οποίες παρουσιάζουν επαρκή ακρίβεια. iv. Vayas, I., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Inelastic resistance of angle sections subjected to biaxial bending and normal forces, Steel Construction 2(2) (2009): 138 146, doi:10.1002/stco.200910018. Στην εργασία αυτή αναπτύσσεται µια µεθοδολογία υπολογισµού της πλαστικής αντοχής ισοσκελών γωνιακών µεταλλικών διατοµών, κατηγορίας 1 ή 2, οι οποίες υπόκεινται σε διαξονική κάµψη µε ταυτόχρονη αξονική δύναµη. Τέτοιου τύπου φορτίσεις είναι συνήθεις σε δικτυώµατα και µπορεί να προκύψουν είτε µε έκκεντρη σύνδεση µελών ή µε απευθείας ενδιάµεση φόρτιση. Η µεθοδολογία επιτρέπει την εκµετάλλευση των µετελαστικών αντοχών της διατοµής µέσω δυο αλγεβρικών σχέσεων, µιας απλοποιηµένης και µιας πιο σύνθετης. Αυτές µπορούν να οδηγήσουν σε πιο οικονοµικό σχεδιασµό των κατασκευών που χρησιµοποιούν τις εν λόγω διατοµές. v. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A Bouc Wen model compatible with plasticity postulates, Journal of Sound and Vibration, 322 (2009): 954 968, doi:10.1016/j.jsv.2008.11.017. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται κατ αρχήν µια σειρά από µειονεκτήµατα τα οποία χαρακτηρίζουν το προσοµοίωµα Bouc Wen. Βασικότερο εξ αυτών είναι η τοπική παραβίαση των αρχών της πλαστικότητας του Drucker και του Il iushin, η οποία οδηγεί σε µη φυσική συµπεριφορά του προσοµοιώµατος κατά την διάρκεια σύντοµων κύκλων φόρτισης αποφόρτισης επαναφόρτισης. Παρουσιάζονται νέες αναλυτικές σχέσεις οι οποίες ποσοτικοποιούν το εύρος των παραβιάσεων και της µη φυσικής συµπεριφοράς. Προς αντιµετώπιση των προαναφερθέντων προβληµάτων, προτείνεται µια αποτελεσµατική τροποποίηση του προσοµοιώµατος Bouc Wen. Αποδεικνύεται ότι η προτεινόµενη τροποποίηση διορθώνει πλήρως την µη φυσική συµπεριφορά του προσοµοιώµατος στην περίπτωση σύντοµων κύκλων φόρτισης αποφόρτισης επαναφόρτισης χωρίς να επηρεάζει την απόκριση σε όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις. Στην συνέχεια, δείχνεται ότι η απόκριση του αρχικού και του 14
τροποποιηµένου προσοµοιώµατος µπορεί να διαφορές στην περίπτωση σεισµικής διέγερσης. παρουσιάζουν σηµαντικές vi. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems using Particle Swarm Optimization, Computers and Structures, 88 (2010): 1197 1205, doi:10.1016/j.compstruc.2010.06.009. Στην εργασία αυτή εξετάζονται δύο εκδοχές του Αλγορίθµου Βελτιστοποίησης Σµήνους Σωµατιδίων (Particle Swarm Optimization PSO) για την ταυτοποίηση συστηµάτων Bouc Wen. Η πρώτη εκδοχή είναι απλή ενώ η δεύτερη είναι πιο προχωρηµένη καθώς περιλαµβάνει επιπλέον τελεστές. Οι αλγόριθµοι χρησιµοποιούνται για την ταυτοποίηση ενός άγνωστου συστήµατος Bouc Wen το οποίο αναπαριστά µια µεταλλική σύνδεση πλήρους µεγέθους. Η σύνδεση περιλαµβάνει τόσο κοχλίωση στον κορµό όσο και συγκόλληση των πελµάτων. Σκοπός της εργασίας είναι η σύγκριση των αλγορίθµων PSO µε άλλους Εξελικτικούς Αλγορίθµους σε ένα έντονα µη γραµµικό πρόβληµα ταυτοποίησης και για διάφορα επίπεδα υπολογιστικού κόστους. Παρατηρείται ότι η προχωρηµένη εκδοχή του αλγόριθµου PSO παρουσιάζει την καλύτερη απόδοση, τόσο σε συνέπεια αποτελεσµάτων όσο και σε ακρίβεια. vii. Charalampakis, A. E., Full plastic capacity of equal angle sections under biaxial bending and normal force, Engineering Structures, 33(6) (2011): 2085 2090, doi:10.1016/j.engstruct.2011.02.044. Στην εργασία αυτή δείχνεται ότι η προσοµοίωση ισοσκελών γωνιακών µεταλλικών διατοµών µε γραµµές χωρίς γεωµετρικό πάχος, το οποίο είναι συνηθισµένο στην βιβλιογραφία, οδηγεί σε σηµαντικό σφάλµα όταν ο ουδέτερος άξονας τέµνει ένα µέλος της διατοµής µε µικρή γωνία. Προτείνεται µια νέα σχέση υπολογισµού της πλαστικής αντοχής σε διαξονική κάµψη µε ταυτόχρονη αξονική δύναµη, η οποία αποδεικνύεται εξαιρετικά ακριβής µε βάση διεξοδικούς ελέγχους όλων των κοινών διατοµών που περιέχονται σε πίνακες. Η σχέση είναι απλούστερη και πιο ακριβής σε σχέση µε αυτή που προτάθηκε στην εργασία III.C.iv. Επιπλέον αύξηση της ακρίβειας επιτυγχάνεται µε την χρήση αναλυτικών σχέσεων για τις ιδιότητες της διατοµής, τόσο για ελαστική όσο και για την πλαστική ανάλυση, οι οποίες παρουσιάζονται. viii. Charalampakis, A. E., Registrar: a Complete-Memory Operator to Enhance Performance of Genetic Algorithms, Journal of Global Optimization, 54(3) (2012), 449 483, doi:10.1007/s10898-011-9770-6. Στην εργασία αυτή εξετάζεται η καταγραφή όλων των χρωµοσωµάτων που έχουν υπολογισθεί και η επαναχρησιµοποίησή τους σε Γενετικούς Αλγορίθµους (Genetic Algorithms GAs). Αυτό επιτυγχάνεται από έναν πλήρως ενθυλακωµένο τελεστή, ο οποίος ονοµάζεται Registrar (Ληξίαρχος), ο οποίος τοποθετείται µεταξύ του Γενετικού Αλγορίθµου και της αντικειµενικής συνάρτησης. Ο τελεστής δεν υπολογίζει τις τιµές της αντικειµενικής συνάρτησης κατ εκτίµηση. Αντίθετα, αντικαθιστά τα χρωµοσώµατα τα οποία ζητούνται από τον Γενετικό Αλγόριθµο µε άλλα από το registry (ληξιαρχείο), παρακάµπτοντας την αντικειµενική συνάρτηση. Παρατηρήθηκε µεγάλη αύξηση της απόδοσης, ακόµη και στα αρχικά στάδια της εξέλιξης, κάτι το οποίο είναι σε συµφωνία µε το γνωστό Πρόβληµα των Γενεθλίων (Birthday problem). Η 15
υλοποίηση µε τους Γενετικούς Αλγόριθµους είναι πολλά υποσχόµενη, ενώ η πλήρης ενθυλάκωση του κώδικα διευκολύνει την χρήση µε άλλους Εξελικτικούς Αλγορίθµους (Evolutionary Algorithms EAs). ix. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Comparison of Evolutionary Algorithms for the Identification of Bouc-Wen Hysteretic Systems, Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000348 (2013). Στην εργασία αυτή εξετάζεται ένα πλήθος εξελικτικών αλγορίθµων για την ταυτοποίηση ενός άγνωστου υστερητικού συστήµατος τύπου Bouc-Wen. Το σύστηµα αναπαριστά µια µεταλλική σύνδεση κανονικού µεγέθους. Η εργασία αυτή αποτελεί φυσική συνέχεια των εργασιών III.C.ii και III.C.vi, µε την προσθήκη επιπλέον αλγορίθµων. Παρατηρήθηκε ότι ο αλγόριθµος ιαφορικής Εξέλιξης (Differential Evolution - DE) παρουσιάζει γενικά την καλύτερη απόδοση για το πρόβληµα υπό εξέταση. Ιδιαίτερα µια εκδοχή του αλγόριθµου DE, η οποία προτείνεται στην εργασία αυτή, και η οποία χρησιµοποιεί στοχαστικά ως διάνυσµα βάσης είτε ένα τυχαίο διάνυσµα από την πληθυσµό είτε το καλύτερο τρέχον διάνυσµα, επέδειξε την καλύτερη συνολικά απόδοση. Τα ίδια συµπεράσµατα προκύπτουν και από την εξέταση ενός καθιερωµένου προβλήµατος βελτιστοποίησης (benchmark function). x. Kontou, E., Kepaptsoglou, K., Charalampakis, A. E., Karlaftis, M. G., The bus to depot allocation problem revisited: a genetic algorithm, Public Transport, (2013) doi:10.1007/s12469-013-0078-4. Στην εργασία αυτή γίνεται εφαρµογή ενός νέου υβριδικού γενετικού αλγορίθµου για την µείωση του κόστους λειτουργίας δικτύου λεωφορείων. Γίνεται αναθεώρηση παλαιότερης εργασίας των συγγραφέων πάνω στο αντικείµενο και προτείνεται ένα βελτιωµένο µοντέλο. Στην συνέχεια, ο εξελικτικός αλγόριθµος χρησιµοποιείται για την λύση του προβλήµατος, µε εφαρµογή στο δίκτυο λεωφορείων της Αθήνας. Τα αποτελέσµατα υποδεικνύουν αφενός σηµαντική µείωση του κόστους λειτουργίας µε βάση το νέο µοντέλο και αφετέρου βελτιωµένη απόδοση του αλγορίθµου σε σχέση µε απλούστερες εφαρµογές. xi. Kottari, A., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A Consistent Degrading Bouc-Wen Model, Engineering Structures 60 (2014): 235 240, doi:10.1016/j.engstruct.2013.12.025. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα συνεπές οµαλό προσοµοίωµα Bouc- Wen το οποίο ενσωµατώνει χαρακτηριστικά µείωσης της δυσκαµψίας, µείωσης της αντοχής, στιγµιαίας µείωσης της δυσκαµψίας κατά την αλλαγή φοράς φόρτισης, ασύµµετρης υστέρησης και παραµορφωσιακής κράτυνσης. Το οµαλό προσοµοίωµα Bouc-Wen εξελίχθηκε από τους Sivaselvan και Reinhorn. Το προσοµοίωµα αυτό επεκτείνεται στην παρούσα εργασία µε την εισαγωγή δύο αλλαγών: η πρώτη αφορά την επίδραση της ιστορίας της φόρτισης στην πτώση της δυσκαµψίας, πρόβληµα το οποίο επισηµάνθηκε από τους Wang και Foliente, ενώ η δεύτερη αφορά την συµβατότητα του προσοµοιώµατος µε τις αρχές της πλαστικότητας. Παρουσιάζονται αριθµητικά παραδείγµατα για ένα µονοβάθµιο 16
σύστηµα τα οποία κάνουν εµφανείς τις αλλαγές, ειδικά στην περίπτωση σεισµικών διεγέρσεων. xii. Charalampakis, A. E., The response and dissipated energy of Bouc Wen hysteretic model revisited, Archive of Applied Mechanics, accepted for publication. Σε αυτή την εργασία, η απόκριση και η αναλισκόµενη ενέργεια του γνωστού προσοµοιώµατος Bouc-Wen αναλύονται λεπτοµερώς. Παράγονται νέες αναλυτικές και αριθµητικές λύσεις για το γενικό προσοµοίωµα χωρίς περιορισµούς παραµέτρων. Θεωρητικά θέµατα, όπως η µη ύπαρξη ελαστικού τµήµατος και ο υπολογισµός της παραµένουσας παραµόρφωσης µετά από κύκλο φόρτισης/αποφόρτισης, αντιµετωπίζονται µε αναλυτικές εξισώσεις. D. ηµοσιεύσεις σε πρακτικά συνεδρίων (µε κρίση του κειµένου) i. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., A generic fiber model for the analysis of arbitrary cross sections under biaxial bending and axial load, Proc. 7 th International Conference on Engineering Computational Technology, Lisbon, Portugal; 2004. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένας γενικευµένος αλγόριθµος για την ανάλυση τυχαίων διατοµών που υπόκεινται σε διαξονική κάµψη µε ταυτόχρονη αξονική δύναµη. Η κατανοµή των παραµορφώσεων βασίζεται στην παραδοχή ότι επίπεδες διατοµές παραµένουν επίπεδες µετά την καµπτική παραµόρφωση (υπόθεση Bernoulli Euler). Η διατοµή µπορεί να έχει τυχαίο σχήµα, να περιέχει οπές και να αποτελείται από διάφορα υλικά. Το διάγραµµα τάσεων παραµορφώσεων κάθε υλικού µπορεί να αποτελείται από οποιοδήποτε πλήθος συνεχόµενων παραβολικών ή γραµµικών τµηµάτων. Η ολοκλήρωση του πεδίου των τάσεων γίνεται αναλυτικά. Ο αλγόριθµος υποστηρίζει τυχαία πολύγωνα καθώς και πλήρεις κύκλους και αποδεικνύεται ότι είναι εξαιρετικά αποδοτικός και ευσταθής. Συνέχεια της εργασίας αυτής είναι η επόµενη δηµοσίευση (IV.D.ii). ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Ultimate strength analysis of arbitrary cross sections under biaxial bending and axial load by fiber model and curvilinear polygons, Proc. 5 th GRACM International Congress on Computational Mechanics, Limassol, Cyprus; 2005. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται µια σηµαντικά βελτιωµένη έκδοση του αλγορίθµου που παρουσιάστηκε στην προηγούµενη δηµοσίευση IV.D.i. Στην βελτιωµένη έκδοση, η ανάλυση της διατοµής βασίζεται σε ένα µόνο τύπο γραφικού αντικειµένου, ήτοι το καµπυλόγραµµο πολύγωνο. Ως καµπυλόγραµµο πολύγωνο ορίζεται το πολύγωνο του οποίου οι πλευρές είναι είτε ευθείες γραµµές είτε τόξα κύκλου. Το διάγραµµα τάσεων παραµορφώσεων κάθε υλικού µπορεί πλέον να αποτελείται από οποιοδήποτε πλήθος συνεχόµενων κυβικών τµηµάτων. Η ολοκλήρωση του πεδίου των τάσεων γίνεται αναλυτικά, ακόµη και για την περίπτωση καµπύλων διατοµών. Η εργασία αυτή αποτέλεσε την βάση δηµοσίευσης στο διεθνές επιστηµονικό περιοδικό Advances in Engineering Software (IV.C.i). 17
iii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., MySpec: Educational Software for Structural Dynamics and Hysteretic Systems, Proc. 8 th International Conference on Computational Structures Technology, Las Palmas de Gran Canaria, Spain; 2006. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα δωρεάν εκπαιδευτικό πακέτο λογισµικού µε την ονοµασία myspec. Το πρόγραµµα αυτό αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου από τον Αριστοτέλη Ε. Χαραλαµπάκη και έχει σχεδιαστεί για να συνεισφέρει στην εκµάθηση διαφόρων γνωστικών πεδίων τα οποία περιλαµβάνουν την δυναµική των κατασκευών, την αντισεισµική µηχανική και τα υστερητικά συστήµατα τόσο σε προπτυχιακό όσο και σε µεταπτυχιακό επίπεδο. Το πρόγραµµα έχει πλήρως γραφικό περιβάλλον εργασίας και καλύπτει τα παρακάτω: γραµµικώς ελαστική ανάλυση (µονοαξονική ή διαξονική), ελαστικό φάσµα απόκρισης, µη γραµµική ανάλυση (διγραµµική) καθώς και υστερητικά συστήµατα Bouc Wen (σε έναν ή δύο άξονες). Σε κάθε περίπτωση µπορεί να ληφθεί υπόψη γραµµική ιξώδης απόσβεση, ενώ είναι εφικτή και η ανάλυση της ελεύθερης ταλάντωσης µετά το πέρας της φόρτισης. Αυτό δίνει την δυνατότητα στον χρήστη να πειραµατιστεί µε διάφορες παραµέτρους κατά έναν οπτικό και εύχρηστο τρόπο. Όλα τα διαγράµµατα µπορούν να σχεδιαστούν στην οθόνη ή να εκτυπωθούν, ενώ τα αποτελέσµατα µπορούν να εξαχθούν σε απλά αρχεία κειµένου για περαιτέρω επεξεργασία. Το πρόγραµµα έχει την δυνατότητα της προσοµοίωσης της κίνησης του ταλαντωτή καθώς και του υποκείµενου εδάφους σε δύο ή τρεις διαστάσεις. Η εργασία αυτή παρουσιάζει τις βασικές δυνατότητες του προγράµµατος και προτείνει τρόπους χρήσης σε ένα ακαδηµαϊκό περιβάλλον. Το πρόγραµµα είναι διαθέσιµο δωρεάν στο ιαδίκτυο. iv. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Parameter Estimation of Bouc Wen Hysteretic Systems using SawTooth Genetic Algorithm, Proc. 5 th International Conference on Engineering Computational Technology, Las Palmas de Gran Canaria, Spain; 2006. Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται µια εφαρµογή του γενετικού αλγορίθµου Saw Tooth GA για την ταυτοποίηση των άγνωστων παραµέτρων ενός υστερητικού συστήµατος Bouc Wen. O Saw Tooth GA συνδυάζει µεταβλητό µέγεθος και περιοδική αρχικοποίηση του πληθυσµού για την αύξηση της απόδοσης. Στην εργασία αυτή αποδεικνύεται η δυναµική της προτεινόµενης µεθόδου. Αυτό οδήγησε στην επόµενη δηµοσίευση (IV.D.v). v. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Robust Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems by SawTooth GA and Bounding, Proc. COMPDYN 2007 Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, Rethimno, Crete, Greece; 2007. Σε συνέχεια της προηγούµενης δηµοσίευσης (IV.D.iv), στην εργασία αυτή ο γενετικός αλγόριθµος Saw Tooth GA συνδυάζεται µε µια µέθοδο συρρίκνωσης του χώρου των λύσεων (bounding). Ο υβριδικός αυτός αλγόριθµος χρησιµοποιείται για την ταυτοποίηση των άγνωστων παραµέτρων ενός υστερητικού συστήµατος Bouc Wen, µε πολύ καλά αποτελέσµατα. Η εργασία αυτή αποτέλεσε την βάση δηµοσίευσης στο διεθνές επιστηµονικό περιοδικό Journal of Sound and Vibration (IV.C.ii.). 18
vi. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Implementing an improved Bouc Wen model to account for plasticity postulates, Proc. COMPDYN 2009, Rhodes, Greece; 2009. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται οι βασικές αρχές και η εφαρµογή των θεωριών που αναπτύσσονται στις δηµοσιεύσεις IV.C.iii και IV.C.v του περιοδικού Journal of Sound and Vibration. Πέραν αυτών, παρουσιάζονται οδηγίες για τον προγραµµατισµό των προτεινόµενων µεθόδων µε µετατροπή της εξίσωσης κίνησης σε µορφή state space και αριθµητική ολοκλήρωση. Τέλος, υπολογίζεται αναλυτικά η µόνιµη πλαστική παραµόρφωση που παρουσιάζει το προσοµοίωµα Bouc Wen για έναν τυχαίο κύκλο φόρτισης αποφόρτισης. Το σηµαντικό συµπέρασµα που προκύπτει είναι ότι η παραµόρφωση αυτή είναι µη µηδενική, οσοδήποτε ασθενής και να είναι η φόρτιση. Αυτό είναι σε απόλυτη συµφωνία µε την ενδοχρονική θεωρία του Valanis, στην οποία ανήκει το προσοµοίωµα Bouc Wen. vii. Kottari, A., Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Degrading Bouc Wen models compatible with plasticity postulates, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. H εργασία αυτή αποτελεί επέκταση των θεωριών που αναπτύσσονται στις δηµοσιεύσεις IV.C.iii και IV.C.v του περιοδικού Journal of Sound and Vibration στο προσοµοίωµα Sivaselvan Reinhorn. Το προσοµοίωµα αυτό βασίζεται σε αυτό των Bouc Wen, όµως περιλαµβάνει επιπλέον µηχανισµούς για την προσοµοίωση φαινοµένων όπως η στένωση του διαγράµµατος τάσεων παραµορφώσεων (pinching), η µείωση της δυσκαµψίας (stiffness degradation) και η µείωση της αντοχής (strength deterioration). viii. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Examination of the performance of PSO algorithm with time varying population, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. Στην εργασία αυτή γίνεται διερεύνηση διαφόρων σχηµάτων µεταβολής πληθυσµού του γνωστού αλγόριθµου Βελτιστοποίησης Σµήνους Σωµατιδίων (Particle Swarm Optimization PSO). Τα σχήµατα µεταβολής είναι περιοδικά και βασίζονται στο πνεύµα του γενετικού αλγόριθµου SawTooth GA. Η σχετική απόδοσή τους εξετάζεται για ένα πλήθος unimodal και multimodal δοκιµαστικών συναρτήσεων (test functions). Εξάγονται σηµαντικά συµπεράσµατα, µε βάση τα οποία θα γίνει περαιτέρω διερεύνηση του θέµατος. ix. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Parameters of Bouc Wen model revisited, Proc. 9 th HSTAM International Congress on Mechanics, Limassol, Cyprus; 2010. Στην εργασία αυτή γίνεται ανάλυση της επίδρασης των παραµέτρων του προσοµοιώµατος Bouc Wen στην µορφή και το µέγεθος των υστερητικών βρόχων. Επίσης, επισηµαίνονται και επιλύονται διάφορα σηµαντικά θέµατα που αφορούν την χρήση του προσοµοιώµατος στην πράξη, όπως το γεγονός ότι µία εκ των παραµέτρων του προσοµοιώµατος είναι περιττή ή ότι οι παράµετροι του προσοµοιώµατος δεν έχουν φυσική υπόσταση στην περίπτωση παραµορφωσιακής κράτυνσης. 19
x. Charalampakis, A. E., Dimou, C. K., Comparison of Differential Evolution, Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithms for the identification of Bouc-Wen hysteretic systems, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. Στην εργασία αυτή, ένα πλήθος εκδοχών των αλγορίθµων διαφορικής εξέλιξης (Differential Evolution), σµήνους σωµατιδίων (Particle Swarm) και Γενετικών Αλγορίθµων (Genetic Algorithms) χρησιµοποιούνται για την ταυτοποίηση ενός υστερητικού προσοµοιώµατος Bouc-Wen το οποίο αναπαριστά µια µεταλλική σύνδεση. Σκοπός της εργασίας είναι η εξέταση της σχετικής απόδοσης των αλγορίθµων σε ένα ιδιαίτερα µη γραµµικό πρόβληµα ταυτοποίησης. xi. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Reliability Based Optimal Design of Truss Structures using Binary Particle Swarm Optimization with Time-Varying Parameters, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. Στην εργασία αυτή, ένας αλγόριθµος Binary Particle Swarm Optimization (BPSO), ο οποίος υλοποιεί µεταβαλλόµενα µοτίβα για τον συντελεστή αδρανείας (inertia factor) και την µέγιστη ταχύτητα (maximum velocity), χρησιµοποείεται για τον βέλτιστο σχεδιασµό δικτυωµάτων µε κριτήρια αξιοπιστίας (Reliability Based Optimal Design - RBOD). Εξετάζονται αρκετά µοτίβα και η απόδοσή τους συγκρίνεται έναντι αυτής του απλού BPSO. xii. Charalampakis, A. E., Introducing full memory in Genetic Algorithms, Proc. 2 nd International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering (CSC2011), Chania, Greece; 2011. Στην εργασία αυτή εξετάζεται η καταγραφή όλων των χρωµοσωµάτων που έχουν υπολογισθεί και η επαναχρησιµοποίησή τους σε Γενετικούς Αλγορίθµους (Genetic Algorithms GAs). Παρατηρήθηκε µεγάλη αύξηση της απόδοσης, ακόµη και στα αρχικά στάδια της εξέλιξης, κάτι το οποίο είναι σε συµφωνία µε το γνωστό Πρόβληµα των Γενεθλίων (Birthday problem). Η εργασία αυτή αποτέλεσε την βάση για την δηµοσίευση στο διεθνές επιστηµονικό περιοδικό Journal of Global Optimization (IV.C.viii). E. Παρουσιάσεις σε διεθνή συµπόσια i. Dimou, C. K., Charalampakis, A. E., Identification of Bouc Wen Hysteretic Systems using Particle Swarm Optimization, 7 th German Greek Polish Symposium, Advances in Mechanics, Pozdan, Poland; 2010. Παρουσιάστηκαν τα κύρια συµπεράσµατα της εργασίας III.C.vi. ii. Charalampakis, A. E., Koumousis, V. K., Compliance of the Bouc-Wen Model with Plasticity Postulates, 4 th Greek-Serbian Symposium, Vlasina Lake, Serbia; 2011. Παρουσιάστηκαν τα κύρια συµπεράσµατα της εργασίας III.C.v. 20
iii. Charalampakis, A. E., The Response and Dissipated Energy of Bouc-Wen Hysteretic Model Revisited, 8 th German-Greek-Polish Symposium, Goslar, Germany; 2013. Σε αυτήν την εργασία, η µεθοδολογία που εφαρµόστηκε στο άρθρο III.C.iii εφαρµόζεται σε µια γενικευµένη µορφή του προσοµοιώµατος Bouc-Wen χωρίς περιορισµούς στις τιµές των παραµέτρων. 21