Multiple damage localization using local modal filters

• Autorzy: Mendrok K.

Warianty tytułu

PL

Lokalizacja wielu uszkodzeń z zastosowaniem lokalnych filtrów modalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The structural health monitoring systems seeks to increase the accuracy of diagnosis. Increasingly, raw information about the occurrence of damage is not sufficient. The aim is to determine its location, identification, and even predictions about its propagation. Based on these requirements already in 1993 Rytter [1] proposed the classification of monitoring systems by dividing them into levels from 1 (detection) to 4 (prognosis). To meet the assumptions a method of fault location using local modal filters was developed [2], which was the extension of damage detection method based on spatial filtering [3]. The method of local modal filters correctly locates damage on the object. However, there is a possibility that the multiple damage can occur in the object. In this paper the author will answer the question whether this method will be effective in this type of situation. In the simulations consecutively damages of varying size and location were introduced in the object and it was checked whether they are detectable, and as their increasing number affects the accuracy of location.

PL

W układach monitorowania stanu konstrukcji dąży się do wzrostu dokładności stawianej diagnozy. Coraz częściej informacja jedynie o wykryciu szkodzenia jest niewystarczająca. Celem jest lokalizacja, identyfikacja a nawet prognoza jego rozwoju. W oparciu o te wymagania już w 1993 Rytter [1] zaproponował klasyfikacje układów monitorowania dzieląc je na poziomy od 1 (wykrycie) do 4 (prognoza). Aby sprostać tym wymaganiom metoda lokalizacji uszkodzeń bazująca na lokalnych filtrach modalnych została opracowana [2], jako rozszerzenie metody wykrywania uszkodzeń w oparciu o filtrację przestrzenną [3]. Metoda lokalnych filtrów modalnych poprawnie lokalizuje uszkodzenie na obiekcie. Jednakże istnieją przypadki, gdy w obiekcie rozwija się więcej niż jedno uszkodzenie. W niniejszym artykule autor postara się odpowiedzieć na pytanie, czy wspomniana metoda okaże się skuteczna w takiej sytuacji. W symulacjach kolejno wprowadzano uszkodzenia o różnym wymiarze i lokalizacji i sprawdzano czy są one wykrywalne oraz czy ich wzrastająca liczba wpływa na dokładność lokalizacji.

Słowa kluczowe

EN

modal filtration; damage detection; damage localization

PL

filtracja modalna; wykrywanie uszkodzeń; lokalizacja uszkodzeń

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 15, No. 3
• Strony: 15--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Mendrok K.

• AGH University of Science and Technology, Department of Robotics and Mechatronics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Rytter A., Vibration based inspection of civil engineering structures, Thesis PhD at University of Aalborg, 1993.
• [2] Mendrok K., T. Uhl, Experimental verification of the damage localization procedure based on modal filtering, Structural Health Monitoring, vol. 10, is. 2, pp. 157-171, 2011.
• [3] K. Mendrok, Uhl T., The application of modal filters for damage detection, Smart Structures and Systems, vol. 6, no. 2, pp. 115-133, 2010.
• [4] Uhl T., Komputerowo wspomagana identyfikacja modeli konstrukcji mechanicznych, WNT Warszawa, 1997.
• [5] Natke H.G., Cempel C., “Model-Aided Diagnosis Based on Symptoms, Structural Damage Assessment Using Advanced Signal Processing Procedures, Proceedings of DAMAS ‘97, University of Sheffield, UK, pp. 363-375, 1997.
• [6] Ahmadian H., Mottershead J.E., Friswell M.I., Substructure Modes for Damage Detection, Structural Damage Assessment Using Advanced Signal Processing Procedures, Proceedings of DAMAS ‘97, University of Sheffield, UK, pp. 257-268, 1997.
• [7] Ettouney M., Daddazio R., Hapij A., Aly A., Health Monitoring of Complex Structures, Smart Structures and Materials 1999: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies, Proceedings of SPIE, vol. 3,326, pp. 368–379, 1998.
• [8] Maeck J., De Roeck G., Damage Detection on a Prestressed Concrete Bridge and RC Beams Using Dynamic System Identification, Damage Assessment of Structures, Proceedings of DAMAS 99, Dublin, Ireland, pp. 320-327, 1999.
• [9] Ho Y.K., Ewins D.J., Numerical Evaluation of the Damage Index, Structural Health Monitoring 2000, Stanford University, Palo Alto, California, pp. 995-1011, 1999.
• [10] Ho Y.K., Ewins D.J., On the Structural Damage Identification with Mode Shapes, European COST F3 Conference on System Identification and Structural Health Monitoring, Madrid, Spain, pp. 677-686, 2000.
• [11] Kim J., Ryu Y., Lee B., Stubbs N., Smart Baseline Model for Nondestructive Evaluation of Highway Bridges, Smart Systems for Bridges, Structures and Highways, Proceedings of SPIE, vol. 3043, pp. 217-226, 1997.
• [12] Rucka M., Wilde K., Application of continuous wavelet transform in vibration based damage detection method for beams and plates, Journal of Sound and Vibration, vol. 297, pp. 536–550, 2006.
• [13] Krawczuk M, Mieloszyk M., Palacz M., Ostachowicz W., Damage Detection of Riveted Structures by Laser Measurements, Proceedings of the Fourth European Workshop Structural Health Monitoring 2008, Uhl T., Holnicki-Szulc J., Ostachowicz W. Eds., DES{\em tech} Publications, Inc., Lancaster, Pennsylvania, USA, pp. 915-920, 2008.
• [14] Ziaja A., Mendrok K., Mode shapes subtraction and wavelet analysis for damage detection Diagnostyka / Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej; 2011 [no.] 2, pp. 31-38.
• [15] Zhang L., Quiong W., Link M., A Structural Damage Identification Approach Based on Element Modal Strain Energy, Proceedings of ISMA23, Noise and Vibration Engineering, Leuven, Belgium, 1998.
• [16] Worden K., Manson G., Wardle R., Staszewski W., Allman D., Experimental Validation of Two Structural Health Monitoring Methods, Structural Health Monitoring 2000, Stanford University, Palo Alto, California, pp. 784-799, 1999.
• [17] Carrasco C., Osegueda R., Ferregut C., Grygier M., Localization and Quantification of Damage in a Space Truss Model Using Modal Strain Energy, Smart Systems for Bridges, Structures, and Highways, Proceedings of SPIE, vol. 3043, pp. 181-192, 1997.
• [18] Choi S. Stubbs N., Nondestructive Damage Detection Algorithms for 2D Plates, Smart Systems for Bridges, Structures, and Highways, Proceedings of SPIE, vol. 3043, pp. 193-204, 1997.
• [19] Mendrok K., Uhl T., Modal filtration for damage detection and localization: Structural health monitoring 2008 : proceedings of the Fourth European Workshop : Krakow, Poland, July 2-4, 2008 / eds. T. Uhl, W. Ostachowicz, J. Holnicki-Szulc. - Lancaster, Pennsylvania: DES{\em tech}, Publications, Inc., cop. 2008. pp. 929-936.
• [20] Zhang, Q., Allemang, R. J., Brown, D. L., Modal filter: Concept and applications, Proceedings of 8th IMAC, Orlando, FL, USA, pp. 487-496, 1990.
• [21] Meirovitch L., Baruh H. , Control of Self-Adjoint Distributed Parameter System, Journal of Guidance Control and Dynamics, vol. 8 (6), pp. 60-66. 1982.
• [22] Pandey A. , Biswas M., Samman M., Damage detection from changes in curvature mode shapes, Journal of sound and vibration, 145(2), 1991, 321-332.