PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Localization of damage in beam-like structures applying time-frequency distributions to modal shapes of vibration

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Lokalizacja uszkodzeń w strukturach typu belka z zastosowaniem dystrybucji czasowo-częstotliwościowych do postaci własnych drgań
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents the results of computational studies on damage localization in beam-like structures based on an approach of application of selected time-frequency distributions to modal shapes of vibration. The studies were performed on the results of finite element analysis on determination of modal shapes of vibration of a composite beam. The damage detection and localization procedure was shown on several examples of time-frequency distributions with a discussion of their performance for structural damage detection and localization problems. Additional studies were performed for artificially noised modal shapes in order to investigate an applicability of the proposed approach in noisy conditions. It was shown that application of time-frequency distributions is the effective tool in structural damage detection and localization, and can be a good alternative to the well-known signal processing techniques applied in these problems.
PL
Artykuł przedstawia wyniki badań obliczeniowych dotyczących lokalizacji uszkodzeń w strukturach typu belka na podstawie podejścia opartym na zastosowaniu wybranych dystrybucji czasowo-częstotliwościowych do postaci własnych drgań. Badania były przeprowadzone na wynikach analizy metodą elementów skończonych dotyczącej wyznaczenia postaci drgań własnych belki kompozytowej. Procedura detekcji i lokalizacji uszkodzeń została pokazana na kilku przykładach dystrybucji czasowo-częstotliwościowych wraz z dyskusją w zakresie ich efektywności w zagadnieniach detekcji i lokalizacji uszkodzeń strukturalnych. Dodatkowe badania zostały przeprowadzone dla sztucznie zaszumionych postaci drgań własnych w celu zbadania stosowalności zaproponowanego podejścia w warunkach zaszumienia. Pokazano, że zastosowanie dystrybucji czasowo-częstotliwościowych jest efektywnym narzędziem przy detekcji i lokalizacji uszkodzeń strukturalnych oraz może stanowić dobrą alternatywę do szeroko znanych technik przetwarzania sygnałów stosowanych w tych zagadnieniach.
Czasopismo
Rocznik
Strony
53--58
Opis fizyczny
Bibliogr. 28 poz., rys.
Twórcy
autor
  • Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland
Bibliografia
  • 1. Allemang R J. The modal assurance criterion - twenty years of use and abuse. Sound and Vibration Magazine, 2003; 37(8):14-23.
  • 2. Stubbs N, Kim J T, Topole K. An efficient and robust algorithm for damage localization in off shore platforms. Proceedings of the ASCE 10th Structures Congress, 1992; 543-546.
  • 3. Cornwell P, Doebling S, Farrar C R. Application of the strain energy damage detection method for platelike structures. Journal of Sound and Vibration, 1999; 224(2):359-374. http://dx.doi.org/10.1006/jsvi.1999.2163.
  • 4. Wahab M M A, de Roeck G. Damage detection in bridges using modal curvature: application to a real damage scenario. Journal of Sound and Vibration, 1999; 226(2):217-235. http://dx.doi.org/10.1006/jsvi.1999.2295
  • 5. Kim J T, Stubbs N. Improved damage identification method based on modal information. Journal of Sound and Vibration, 2002; 252(2):223-238. http://dx.doi.org/10.1006/jsvi.2001.3749.
  • 6. Hu H, Wu C. Development of scanning damage index for the damage detection of plate structures using modal strain energy method. Mechanical Systems and Signal Processing, 2009; 23(2):274-287. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2008.05.001
  • 7. Radzieński M., Krawczuk M., Palacz M. Improvement of damage detection methods based on experimental modal parameters. Mechanical Systems and Signal Processing, 2011; 25(6):2169-2190. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.01.007
  • 8. Ratcliffe C P. Damage detection using modified Laplacian operator on mode shape data. Journal of Sound and Vibration, 1997; 204(3):505-517. http://dx.doi.org/10.1006/jsvi.1997.0961
  • 9. Ratcliffe C P, Bagaria W J. Vibration technique for locating delamination in a composite beam. AIAA Journal, 1998; 36(6):1074-1077. http://dx.doi.org/10.2514/2.482
  • 10. Ismail Z., Abdul Razak H., Abdul Rahman A.G. Determination of damage location in RC beams using mode shape derivatives. Engineering Structures, 2006; 28(11):1566-1573. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.02.010
  • 11. Gauthier J F, Whalen T M, Liu J. Experimental validation of the higher-order derivative discontinuity method for damage identification. Structural Control and Health Monitoring, 2006; 15(2):143-161. http://dx.doi.org/10.1002/stc.210
  • 12. Moreno-García P, Araújo dos Santos J V, Lopes H. A new technique to optimize the use of mode shape derivatives to localize damage in laminatem composite plates. Composite Structures, 2014; 108:548-554. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.09.050
  • 13. Hadjileontiadis L J, Douka E, Trochidis A. Fractal dimension analysis for crack identification in beam structures. Mechanical Systems and Signal Processing, 2005; 19(3):659-574. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2004.03.005
  • 14. Katunin A. Fractal dimension-based crack identification technique of composite beams for online SHM systems. Machine Dynamics Research, 2010; 34(2):60-69.
  • 15. Cao M, Ostachowicz W, Bai R B, Radzieński M. Fractal mechanism for characterizing singularity of mode shape for damage detection. Applied Physics Letters, 2013; 103:221906. http://dx.doi.org/10.1063/1.4833837
  • 16. Wang Q, Deng X. Damage detection with spatial wavelets. International Journal of Solids and Structures, 1999; 36(23):3343-3368. http://dx.doi.org/10.1016/S0020-7683(98)00152-8
  • 17. Gentile A, Messina A. On the continuous wavelet transforms applied to discrete vibrational data for detecting open cracks in damaged beams. International Journal of Solids and Structures, 2003; 40(2):295-315. http://dx.doi.org/10.1016/S0020-7683(02)00548-6
  • 18. Douka E, Loutridis S, Trochidis A. Crack identification in beams using wavelet analysis. International Journal of Solids and Structures, 2003; 40(13-14):3557-3569. http://dx.doi.org/10.1016/S0020-7683(03)00147-1
  • 19. Rucka M, Wilde K. Application of continuous wavelet transform in vibration based damage detection method for beams and plates. Journal of Sound and Vibration, 2006; 297(3-5):536-550. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2006.04.015
  • 20. Sung D U, Kim C G, Hong C S. Monitoring of impact damages in composite laminates using wavelet transform. Composites Part B: Engineering, 2002; 33(1):35-43. http://dx.doi.org/10.1016/S1359-8368(01)00051-8
  • 21. Katunin A. Damage identification in composite plates using two-dimensional B-spline wavelets. Mechanical Systems and Signal Processing, 2011; 25(8):3153-3167. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.05.015
  • 22. Zhong S, Oyadiji S O. Crack detection in simply supported beams without baseline modal parameters by stationary wavelet transform. Mechanical Systems and Signal Processing, 2007; 21(4):1853-1884. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2006.07.007
  • 23. Zhong S, Oyadiji S O. Crack detection in simply supported beams using stationary wavelet transform of modal data. Structural Control and Health Monitoring, 2011; 18(2):169-190. http://dx.doi.org/10.1002/stc.366
  • 24. Katunin A. Diagnostics of composite structures using wavelets. Specialist Monographic Series “Library of Maintenance Problems” no. 2540, The Publishing House of the Institute for Sustainable Technologies - National Research Institute, Radom 2015.
  • 25. Katunin A. Application of time-frequency distributions in diagnostic signal processing problems: a case study. Diagnostyka, 2016; 17(2): 95-103.
  • 26. Hlawatsch F, Auger F, Eds. Time-Frequency Analysis. Concepts and Methods. London: ISTE, 2008.
  • 27. Katunin A. Crack identification in composite beam using causal B-spline wavelets of fractional order. Modeling in Engineering, 2013; 15(46):57-63.
  • 28. Auger F, Flandrin P, Gonçalvčs P, Lemoine O. Time-Frequency Toolbox. CNRS France, Rice University, 1996, http://tftb.nongnu.org.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-ccf17c3c-fc1a-43f8-b3ac-4da38abda605
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.