Identification of operational loading forces for mechanical structures

• Autorzy: Uhl T. , Pieczara J.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie algorytmów genetycznych w problemie identyfikacji obciążenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method of identification of operational loading forces for mechanical structures. The procedure is based on measurements of system responses, simulation of system model responses, defining objective function as a differenee between measured and simulated system response and application of genetic algorithms for load estimation that minimise objective function. Both cases, dynamie and static, are considered and verified using simulation.

PL

W pracy zaprezentowano metodę identyfikacji obciążenia wykorzystującą Algorytmy Genetyczne. Siły skupione są identyfikowane na podstawie odpowiedzi układu pomierzonej w trakcie eksperymentu. Do symulacji zachowania się konstrukcji zastosowano Metodę Elementów Skończonych. Założenie o liniowości pracy układu pozwala wykorzystać zasadę superpozycji do zbudowania bazy danych na podstawie kilku symulacji. W tym celu obliczana jest odpowiedź numerycznego modelu poddanego działaniu jednostkowych składowych identyfikowanych sił w każdym przewidywanym punkcie ich działania. Baza danych jest wykorzystana do zbudowania miary zgodności pomiędzy rzeczywistym obiektem i jego numerycznym modelem. Jako miarę zgodności przyjęto sumę kwadratów różnic pomiędzy pomierzoną i symulowaną odpowiedzią układu. Miara zgodności jest przyjęta jako funkcja celu w problemie optymalizacji, rozwiązywanym Algorytmami Genetycznymi. Opisana metoda pozwala w prosty sposób testować lokalizację punktów pomiarowych w modelu numerycznym. Przedstawiona metoda została wykorzystana do identyfikacji obciążenia działającego na przegub wagonu tramwajowego.

Słowa kluczowe

EN

tram car; loads; wagon joint; numerical research; Finite Element Method

PL

wagon tramwajowy; obciążenia; przegub wagonu; badania numeryczne; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Warsaw University of Technology, Faculty of Transport
• Czasopismo: Archives of Transport
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol.15, iss.2
• Strony: 109--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Uhl T.

• University of Mining and Metallurgy, 30 Mickiewicza Avenue, 30-059 Kraków, Poland

autor

Pieczara J.

• University of Mining and Metallurgy, 30 Mickiewicza Avenue, 30-059 Kraków, Poland

• University of Mining and Metallurgy, 30 Mickiewicza Avenue, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Michalewicz Z.: Genetic algorithms + data structures = evolution programs. Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 1992.
• 2. Zhang Q., Allemang R. J., Brown D. L.: Modal filter: concept and applications. Proc of 8th IMAC, 1990, p. 487-496.
• 3. Lisowski W., Mendrok K., Uhl T.: Identification of loads basing on output signal measurement. Proc. of 5th Conference on Experimental Methods in design of Machinery, Wroclaw-Szklarska Poręba, 2001.
• 4. Uhl T.: Computer assisted identification of mechanical structures. WNT, Warszawa, 1998.
• 5. Giergiel J., Uhl T.: Identification of impact forces in mechanical systems. Archives of Machine Design, t. XXXVI, No. 2-3, 1989.
• 6. Busby H. R., Trujillo D. M.: Solution of an inverse dynamics problem using an eigenvalue reduction technique. Computer & Structures, Vol. 25, No. 1.
• 7. Simonian S. S.: Inverse problems in structural dynamics. Int. Journal on Numerical Methods in Engineering, Vol. 17, 1981, p. 357-365.
• 8. Trujillo D. M.: Application of Dynamic programming to the general inverse problem. International Journal on Numerical Methods in Engineering, Vol. 23, 1987, p. 613-624.
• 9. Giergiel J., Uhl T.: Identification of the input excitation forces in mechanical structures. The Archives of Transport, Vol. 1, No. 1, 1989.
• 10. Hackl M.: Anwendung des Satzes von der wechselseitigen Energie. Acoustica, Vol. 58, No. 4, 1985.
• 11. Li J.: Application of mutual energy theorem for determining unknown force sources. Proc. of Intemoise 88, Avignion, 1988.
• 12. Engel Z.: Reciprocity theorems in mechanics. AGH, Kraków, 2000.
• 13. Uhl T.: Trends and progress in monitoring and diagnostic systems. PAK, No. 4, 1999.
• 14. Wasilak A.: Investigation of operating conditions of technical objects on example of helicopter SOKOL and its influence on durability. Ph D Thesis AGH, Kraków, 1998.
• 15. Haas D. J., Milano J., Flitter L.: Prediction of helicopter component loads using neural networks. Journal of the American Helicopter Society, No. 1, 1995.
• 16. Zion L.: Predicting fatigue loads using regression diagnostics. Proceedings of The American Helicopter Society Annual Forum, Washington D. C., 1994.
• 17. Ljung L.: System identification. Theory for the users. Prentice Hall, London, 1987.
• 18. Draper N. R., Smith H.: Applied regression analysis. Elsevier, Amsterdam, 1971.
• 19. Hall D.: A multidisciplinary research approach to rotorcraft health and usage monitoring. Presented at the American Helicopter Society 52nd Annual Forum, Washington D. C., 1996.
• 20. Schrage D. P., Yillikci Y. K., Liu S., Prasad J. V. R., Hanagud S. V.: Instrumentation of the Yamaha R-50/RMAX helicopter test-bed for air-loads identification and follow-on research.
• 21. Teal R.: Regime recognition for MH47E structural usage monitoring. Proceedings of the American Helicopter Society 53 Annual Forum Virginia Beach, VA: The Boeing Company, 1997, p. 1267-1284.
• 22. Zion L.: Predicting fatigue loads using regression diagnostics. Presented at the American Helicopter Society Annual Forum, Washington D. C., 1994.
• 23. Uhl T.: Structural health monitoring - model based approach. Proc. of SMART'01, course, Warsaw, 2001 (will be printed).
• 24. Gibiec M.: Application of fuzzy logic approach to load identification in mechanical systems. AIMECH 2001, Gliwice, Poland (will be printed).
• 25. Uhl T.: Applications of neural networks for identifications of loads in mechanical structures. Proc. of AI-MECH 2000 - Methods of Artificial Intelligence in Mechanics and Mechanical Engineering, Gliwice, 2000, p. 339-344.
• 26. Wilson E. L., Yuan M. W., Dicken J. M.: Dynamic analysis by direct superposition of Rith Vectors. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 10, 1982, p. 813-821.
• 27. Dobson B. J., Rider E.: A review of the indirect calculation of excitation forces from measured structural response data. Journal of Mechanical Engineering Science 204, 1990, p. 69-75.
• 28. Shelley S. J., Allemang R. J.: Calculation of discrete modal filters using modified reciprocal modal vector method. Proc of the 10th IMAĆ, 1992, p. 37-45.
• 29. Zhang Q., Allemang R. J., Brown D. L.: Modal filter: concept and applications. Proc of 8th IMAC, 1990, p. 487-496.
• 30. Allemang R. J., Brown D. L., Fludang W.: Modal parameter estimation: unified matrix polynimial approach. Proc of the 12,h IMAĆ, 1994, p. 501-514.
• 31. Meirovitch L., Baruch H.: Control of self-adjoint distributed-parameter systems. Journal of Guidance, Control and Dynamics 5, 1982, p. 60-66.