On the problem of unknown history in health monitoring

• Autorzy: Laermann K. H.

Warianty tytułu

PL

Problem nieznanej historii w monitorowaniu stanu struktur

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A crucial feature in health monitoring of already existing structures is to be seen particularly in identifying their topical internal structural parameters and controlling their remaining bearing capacity in the course of ageing processes. This is commonly carried out by measuring the deformations/strains caused by test-loading and calculating the parameters on the basis of the metered data. In the case of elastic response of materials, the information on the parameters is directly related to the time of measurement; in the case of visco-elastic response, however, the history of the time-depending structural response during the period between initial loading and initiating the test-measurements is generally unknown. The problem exists, then, to separate the superimposed strains due to the existing state and to the test-load. For solving the problem, at first the relevant relations between stress/strain and the visco-clastic parameters are considered. Then a procedure will be described how to determine the strain state owing to the test-load only and to calculate the relevant parameters as functions of time. According to the principle of time-shift invariance, the results describe the time-depending response of the viscoelastic material, no matter at which time the loads are applied. The presented method will be illustrated by two simple but instructive examples.

PL

Sprawą o zasadniczym znaczeniu w monitorowaniu stanu istniejących konstrukcji jest identyfikacja aktualnych parametrów strukturalnych i kontrola nośności, jaką struktura zachowała w przebiegu procesu starzenia. Wykonuje się to zwykle przez pomiary deformacji/odkształceń wywołanych przez obciążenia testujące i obliczanie parametrów na podstawie danych pomiarowych. W przypadku materiałów, których odpowiedź ma charakter sprężysty, informacja o parametrach jest bezpośrednio związana z czasem pomiaru. Jednak, w przypadku odpowiedzi lepkosprężystej, historia czasowo-zależnej odpowiedzi strukturalnej w okresie pomiędzy obciążeniem wstępnym i inicjalizacją pomiarów testujących jest na ogół nieznana. Powstaje więc problem jak odseparować odkształcenia wynikające z istniejącego stanu od powodowanych obciążeniem testowym. Dla rozwiązania tego problemu, rozpatrzone będą na wstępie relacje między naprężeniami i odkształceniami a parametrami lepkosprężystości. Następnie przedstawiony będzie opis procedury pozwalającej wyznaczyć stan odkształceń powstały tylko w wyniku obciążenia testowego i obliczyć właściwe parametry jako funkcje czasu. Zgodnie z zasadą niezmienniczości względem przesunięcia w czasie, otrzymany wynik opisuje czasowo-zależną odpowiedź materiału lepkosprężystego, niezależnie od momentu, w którym zostały przyłożone obciążenia. Zaprezentowana metoda będzie zilustrowana dwoma prostymi, lecz pouczającymi przykładami.

Słowa kluczowe

EN

health monitoring; ageing material structure; viscoelasticity; history of the structures; parameters identification

PL

monitorowanie stanu konstrukcji; starzejąca się struktura materiału; lepkosprężystość; historia czasowo-zależnej odpowiedzi strukturalnej; identyfikacja parametrów

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. LVI, nr 2
• Strony: 143--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Laermann K. H.

• Bergische Universität Wuppertal, Germany; FB. D, Dept. of Civil Engineering; 42285 Wuppertal, Pauluskirchstraße 7,

Bibliografia

• [1] Laermann K.-H.: Assessment of structural integrity and durability - a task of experimental mechanics, meccanica, Int. J. of AIMETA, (in print).
• [2] Krätzig W.B., Harte R., Laermann K.-H.: Integriertes Sicherheitsmanagement alternder Bauwerke durch Computersimulation und Zustandsmonitoring. Jahrbuch 2006/2007, VDI-Verlag. Düsseldorf 2007, pp 13-29.
• [3] Laermann K.-H.: Inverse Problems in Experimental Structural Analysis. Shaker Verlag, Aachen 2008.
• [4] Flügge W.: Viscoelasticity, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2. Aufl., 1976.
• [5] Nowacki W.:Theorie des Kriechens. Franz. Deuticke, Wien 1965.
• [6] Groetsch C.W.: Inverse Problems in the Mathematical Sciences. Friedrich Vieweg & Sohn, Verlags-GmbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1993.
• [7] Lee E.H., Rogers T.G.: Solution of Viscoelastic Stress Analysis using measured Creep and Relaxation Functions, J. Appl. Mech. 30 (1963), pp 127-133.
• [8] Laermann K.-H.: Experimental/Numerical Parameter Identification for viscoelastic Problems, Arch.of Mech.Eng., Vol. LI, No.4, Warsaw. 2004, pp 581-594.
• [9] Leipholz H.: Einführung in die Elastizitätstheorie. G. Braun. Karlsruhe, 1968.