Damage Detection of Steel-Concrete Composite Beam

• Autorzy: Szumigała M. , Pełka-Sawenko A. , Wróblewski T. , Abramowicz M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ceer-2018-0033

Warianty tytułu

PL

Diagnostyka uszkodzeń stalowo-betonowych belek zespolonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents analysis results of steel-concrete composite beams, identification and attempts to detect damage introduced in a discrete model. Analysis of damage detection was conducted using DDL (Damage, Detection, Localization), our own original algorithm. Changes of dynamic and static parameters of the model were analysed in damage detection. Discrete wavelet transform was used for damage localization in the model. Prior to ultimate analysis, two-tier identification of discrete model parameters based on experimental data was made. In identification procedure, computational software (Python, Abaqus, Matlab) was connected in automated optimization loops. Results positively verified the original DDL algorithm for damage detection in steel-concrete composite beams, which enables further analysis using experimental data.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia wyniki analiz stalowo-betonowych belek zespolonych, identyfikację oraz próby detekcji uszkodzeń wprowadzonych w modelu dyskretnym. Analizy detekcji uszkodzeń przeprowadzono na podstawie opracowanego algorytmu UDL (Uszkodzenia D-detekcja, L-Lokalizacja). Podczas diagnostyki uszkodzeń analizowano zmiany w parametrach dynamicznych i statycznych modelu. Podczas lokalizacji uszkodzeń modelu wykorzystano dyskretną transformatę falkową. Analizy docelowe zostały poprzedzone dwupoziomowym procesem identyfikacji wybranych parametrów modelu dyskretnego w oparciu o wyniki badań doświadczalnych. Procedury identyfikacji przeprowadzono łącząc programy obliczeniowe (Python, Abaqus, Matlab) w automatyczne pętle optymalizacyjne. Wyniki przeprowadzonych analiz pozytywnie weryfikują opracowany algorytm UD-L do diagnostyki uszkodzeń stalowo-betonowych belek zespolonych, co pozwala na dalsze analizy w oparciu o badania doświadczalne.

Słowa kluczowe

EN

steel-concrete composite beams; damage; detection; localization; Python; Abaqus; Matlab

PL

belki zespolone stalowo-betonowe; uszkodzenia; detekcja; lokalizacja uszkodzeń; Python; Abaqus; Matlab

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 28, no. 3
• Strony: 30--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szumigała M.

• Poznan University of Technology, Poznan, Poland

autor

Pełka-Sawenko A.

• West Pomeranian University of Technology of Szczecin, Szczecin, Poland

autor

Wróblewski T.

• West Pomeranian University of Technology of Szczecin, Szczecin, Poland

autor

Abramowicz M.

• West Pomeranian University of Technology of Szczecin, Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Uhl T.: Mechatronics In Diagnostics; Diagnostyka, 3(47), Publisher 2008, 143-152.
• 2. Rucka M.: Neuro-Wavelet damage detection technique in beam, plate and shell structures with experimental validation, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 48, 3 (2010) 579-604.
• 3. Białasiewicz J. T.: Falki I aproksymacje; Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, ISBN 83-204-2971-4, Warszawa, Publisher 2004.
• 4. Doebling S., Farrar, C., Prime, M., and Shevits, D.: Damage identification and health monitoring of structural and mechanical systems from changes in their vibration characteristics: A literature review; Los Alamos National Laboratory, USA,1, Publisher 1996, 1–136.
• 5. Wilde, K.: Możliwości zastosowania systemów monitoringu technicznego w infrastrukturze elektroenergetycznej, Acta Energetica, 2 (2009) 107÷114.
• 6. Knitter-Piatkowska A., Garstecki A.: Wavelet transformation in damage identification by dynamic tests; PAMM 4 ,1, (2004) 404-405.
• 7. Knitter-Piątkowska A., Pozorski Z., Garstecki A.: Application of discrete wavelet transformation in damage detection. Part I: Static and dynamic experiments; Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences 13 (2006) 21-38.
• 8. Salawu, O.: Detection of structural damage through changes in frequency: a review. Engineering Structures, 19,9 (1997) 718–723.
• 9. Marcinowski J.: Detection of structural heterogeneities by the wavelet technique, International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 12, 2 (2007) 487-495, ISSN: 1425-1655.
• 10. Chung-Jen Lu and Yu-Tsun Hsu.: Application of wavelet transform to structural damage detection; Department of Mechanical Engineering National Taiwan University Taipei, Taiwan, Republic of China, Publisher 2002.
• 11. Rucka M. Wilde K.: Damage location in beam and plate structures by wavelet analysis of experimentally determined mode shapes. Key Engineering Materials; 293-294 (2005) 313-320.
• 12. Ziopaja K., Pozorski Z. Garstecki A.: Application of discrete wavelet transformation in damage detection. Part II: Heat transfer experiments, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences 13 (2006) 21-38.
• 13. Kucharczuk W., Labocha S.: Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe budynków. Arkady, Warszawa, Publisher 2007.
• 14. Queiroz F.D., Vellasco P.C.G.S.: Nethercot D.A.: Finite element modelling of composite beams with full and partial shear connection. J. of Constructional Steel Research, 63, 4 (2007) 505–521.
• 15. Jankowiak I., Madaj A.: Analiza numeryczna wzmocnienia taśmami CFPR betonu rozciąganego stalowo-betonowej belki zespolonej; X Konferencja Naukowa Konstrukcje Zespolone, Zielona Góra (2014), 217-232.
• 16. Polus Ł., Szumigała M.: Analiza numeryczna nośności i sztywności belki zespolonej aluminiowo-betonowej; X Konferencja Naukowa Konstrukcje Zespolone, Zielona Góra (2014) 393-405.
• 17. Szewczyk P., Szumigała M.: Analiza numeryczna wzmacniania belki zespolonej; X Konferencja Naukowa Konstrukcje Zespolone, Zielona Góra (2014) 217-232.
• 18. Berczyński S., Wróblewski T.: Experimental Verification of Natural Vibration Models of Steel-concrete Composite beams. J. of Vibration and Control, 16 (2010) 2057-2081.
• 19. Oberkampf, W. L. Blottner F. G.: Issues in Computational Fluid Dynamics Code Verification and Validation, AIAA Journal, 36,5 (1998) 687-695.
• 20. Oberkampf, W. L., T. G. Trucano, and C. Hirsch.: Verification, Validation, and Predictive Capability, Applied Mechanics Reviews, (2004) 2003-3769.