Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Damage localization in truss girders by an application of the discrete wavelet transform

Knitter-Piątkowska Anna, Kawa Olga, Guminiak Michał Jan

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 1

art. no. e144581

EN

The paper demonstrates the potential of wavelet transform in a discrete form for structural damage localization. The efficiency of the method is tested through a series of numerical examples, where the real flat truss girder is simulated by a parameterized finite element model. The welded joints are introduced into the girder and classic code loads are applied. The static vertical deflections and rotation angles of steel truss structure are taken into consideration, structural response signals are computed at discrete points uniformly distributed along the upper or lower chord. Signal decomposition is performed according to the Mallat pyramid algorithm. The performed analyses proved that the application of DWT to decompose structural response signals is very effective in determining the location of the defect. Evident disturbances of the transformed signals, including high peaks, are expected as an indicator of the defect existence in the structure. The authors succeeded for the first time in the detection of breaking the weld in the truss node as well as proved that the defect can be located in the diagonals.

2

Structural assessment of bridges through ambient noise deconvolution interferometry: application to the lateral dynamic behaviour of a RC multi-span viaduct

García-Macías Enrique, Ubertini Filippo

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

635--654

EN

Operational Modal Analysis (OMA) is becoming a mature and widespread technique for Structural Health Monitoring (SHM) of engineering structures. Nonetheless, while proved effective for global damage assessment, OMA-based techniques can hardly detect local damage with little effect upon the modal signatures of the system. In this context, recent research studies advocate for the use of wave propagation methods as complementary to OMA to achieve local damage identification capabilities. Specifically, promising results have been reported when applied to building-like structures, although the application of Seismic Interferometry to other structural typologies remains unexplored. In this light, this work proposes for the first time in the literature the use of ambient noise deconvolution interferometry (ANDI) to the structural assessment of long bridge structures. The proposed approach is exemplified with an application case study of a multi-span reinforced-concrete (RC) viaduct: the Chiaravalle viaduct in Marche Region, Italy. To this aim, ambient vibration tests were performed on February 4th and 7th 2020 to evaluate the lateral and longitudinal dynamic behaviour of the viaduct. The recorded ambient accelerations are exploited to identify the modal features and wave propagation properties of the viaduct by OMA and ANDI, respectively. Additionally, a numerical model of the bridge is constructed to interpret the experimentally identified waveforms, and used to illustrate the potentials of ANDI for the identification of local damage in the piers of the bridge. The presented results evidence that ANDI may offer features that are quite sensitive to damage in the bridge substructure, which are often hardly identifiable by OMA.

3

Wykrywanie uszkodzeń w konstrukcjach inżynierskich przy zastosowaniu metody dyskretnej transformacji falkowej

Knitter-Piątkowska Anna, Guminiak Michał

Przegląd Budowlany

|

2020

|

R. 91, nr 11

61--64

PL

Badania związane z wykrywaniem uszkodzeń i osłabień elementów konstrukcyjnych stanową bardzo ważny element kompleksowej analizy budowli inżynierskich. W analizie identyfikacji uszkodzeń wiodącą rolę odgrywają tzw. metody nieniszczące, które pozwalają dostatecznie precyzyjnie zlokalizować powstałe uszkodzenia. Prezentowana praca poświęcona jest zastosowaniu dyskretnej transformacji falkowej w procesie lokalizacji uszkodzeń konstrukcji. Dowolne uszkodzenie, np. w postaci lokalnego osłabienia sztywności konstrukcji (pęknięcia), jest przyczyną zaburzenia w rejestrowanym sygnale odpowiedzi - ugięciu, deformacji przekroju lub np. przyspieszeniu wybranego punktu konstrukcji. Zaburzenie sygnału jest na tyle małe, że dopiero jego przetworzenie za pomocą analizy falkowej pozwala zlokalizować miejsce uszkodzenia. Zaletą przedstawionej procedury jest wykorzystanie wyłącznie sygnału odpowiedzi rzeczywistej konstrukcji uszkodzonej. Przedstawiono krótki przegląd dotychczasowych analiz konstrukcji płytowych (płyt cienkich).

EN

Research related to the detection of damage and weakening of structural elements is a very important element of a comprehensive analysis of engineering structures. In the analysis of damage identification, the leading role is played by the so-called non-destructive methods that allow for sufficiently precise localization of the damage. The presented work is devoted to the application of the discrete wavelet transformation (DWT) to the process of identification and localization damages in structures. Any damage, e.g. in the form of a local weakening of the structure stiffness (cracks), causes disturbances in the recorded response signal - deflection, deformation of the cross-section or e.g. acceleration of a selected point of the structure. However, the signal disturbance is so small that only its processing by means of wavelet analysis allows to locate the damage site. The advantage of the presented procedure is the use of the response signal only of the real - damaged structure. The presented work is an overview of the results obtained so far. The slabs were analyzed as the basic surface structural systems that form the building structure.

4

Methodology of threat autonomous assessment and forecasting the lifetime of the marine structure

Murawski L.

Journal of KONES

|

2015

|

Vol. 22, No. 2

163--168

EN

Structural Health Monitoring (SHM) is a natural extension and supplement of Non-Distractive Tests (NDT). Structure assessment during periodical NDT tests is performed by highly trained human team. However, during long sea voyage, ship crew has no knowledge and possibility for detailed assessment and, what is more, has no knowledge lifetime predicting of ship structure. SHM systems should have good designed sensors types, distribution, and automatic recording unit. However, most important (and most difficult for designing) is autonomous and self-contained procedures for marine structures hazard assessment. In the paper, basic assumptions for numerical algorithms of signal processing, damage identification and localization, threat assessment and forecasting of structure lifetime are presented. SHM systems can be based on several different measurements techniques like: comparative vacuum monitoring, electromagnetic layer, Lamb waves, vibration based methods, acoustic emission, and fibre optics. Last three methods are most promising in the marine environment, according to the author experience. Global ship hull deformation should be monitored as quasi-continuous measurements. Optical Time-Domain Reflectometer method (OTDR) is planned by author for hull global deformation monitoring. Some local strain-stress concentration of hull structure and propulsion system bearings' reactions will be monitored by Fibre Bragg Grating (FBG) sensors. Both techniques (OTDR and FBG) have been shortly described in the paper.

5

Damage localization and monitoring of load changes in truss structures

Mendrok K.

Mechanics and Control

|

2014

|

Vol. 33, no. 1

10--16

EN

In recent years one can observe an increasing interest of the researchers, both from academia and industry, in the development of systems for the monitoring of health structures.. The main fields of application for these systems are rotating machinery, aircrafts and other means of group transport and civil engineering structures. Many of the latter, contain truss elements in its structure. That is why detection and possible localization of the fault in such a structures is crucial for the safety of its operation. In this paper the application of modal filtration to damage detection and localization in the truss structures is presented. The results of numerical simulation an laboratory experiment are shown

PL

Ostatnio można zaobserwować wzrastające zainteresowanie badaczy zarówno ze środowisk akademickich, jak i z przemysłu, rozwojem układów monitorowania stanu obiektów. Główne poła zastosowania tych układów to maszyny wirnikowe, lotnictwo i inne środki transportu zbiorowego oraz konstrukcje inżynierii lądowej. W artykule pokazano zastosowanie filtracji modalnej do wykrywania i lokalizowania uszkodzeń w konstrukcjach kratownicowych. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz pomiarów laboratoryjnych.

6

Multiple damage localization using local modal filters

Mendrok K.

Diagnostyka

|

2014

|

Vol. 15, No. 3

15--21

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.

7

Damage location in steel-concrete composite beams using energy transfer ratio (ETR)

Wróblewski T., Jarosińska M., Berczyński S.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 1

91--103

EN

The paper suggests a method of how to locate damage in steel-concrete beams using the energy transfer ratio (ETR). The initial numerical analyses performed for a simple model with 12 degrees of freedom confirmed the effectiveness of using the method for locating chan ges taking place in a structure. Successive analyses were conducted for a composite beam whose numerical model was developed in convention of the rigid finite element method RFE. Damage was introduced into the model, which was later localized on the basis of changes in the ETR.

PL

W artykule przedstawiono propozycję metody lokalizacji uszkodzeń w stalowo-betonowych belkach zespolonych za pomocą współczynnika transferu energii ETR. Wstępne analizy numeryczne wykonane dla prostego modelu o 12 stopniach swobody potwierdziły skuteczność metody w lokalizacji zmian zachodzących w konstrukcji. Kolejne analizy przeprowadzono dla belki zespolonej, której model numeryczny wykonano w konwencji metody sztywnych elementów skończonych SES. Do modelu wprowadzano uszkodzenia, które następnie lokalizowano na podstawie zmiany ETR.

8

Structural Health Monitoring (SHM) - a new interdisciplinary approach to damage detection in mechanical structures

Uhl T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 9

703-706

EN

This work discusses a new interdisciplinary approach to structural health monitoring of mechanical structures. The goal of the paper is an overview of new discipline, which is subject to rapid development now. New methods and SHM procedures are briefly presented. The methods are divided into two groups: local methods and global methods. Advantages and disadvantages of the methods are discussed.

PL

W pracy przedstawiono interdyscyplinarne podejście do problemu monitorowania stanu i wykrywania uszkodzeń konstrukcji. Przedstawiono przegląd problematyki związanej z ta nową intensywnie rozwijaną na świecie dyscypliną. Opisano nowe metody stosowane w SHM, dokonano ich podziału na metody globalne i metody lokalne. Przedyskutowano zalety i wady każdej z grup metod. Artykuł jest pierwszym z serii artykułów z zakresu SHM, kolejne będą prezentowały szczegóły poszczególnych metod oraz przedstawiały ich zastosowania.

9

Elastic wave phased array for damage localisation

Ostachowicz W., Wandowski T., Malinowski P.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2008

|

Vol. 46 nr 4

917-931

EN

In this paper, a problem of piezoelectric transducers used for damage localisation in an aluminium plate is investigated. Waves propagate in a specimen and reflect from boundaries and from discontinuities. Because damage reflected signals very often have a low amplitude, a phased array concept is utilized to amplify the signal. The amplification is based on the wave interference phenomenon. The star configuration consists of four linear phased arrays. As a result, a damage map is created combining four outputs of linear phased arrays. Several configurations with a varying number of transducers are investigated. The resulting damage maps are compared so as to balance the number of transducers and the possibility of flaw localisation using these maps. The presented investigation has only a numerical character.

PL

W artykule przedstawiono propozycję użycia przetworników piezoelektrycznych oraz metody propagacji fal sprężystych do lokalizacji uszkodzeń w cienkich płytach wykonanych ze stopu aluminium. Generowane fale sprężyste za pośrenictwem przetworników piezoelektrycznych, propagując w płycie, odbijają się od jej krawędzi oraz wszelkich nieciągłości. Ze względu na małe wartości amplitud fal odbitych od nieciągłości zaproponowano użycie układu fazowego przetworników do wzmocnienia sygnałów fal odbitych. Układy fazowe wykorzystują zjawisko interferencji fal sprężystych. Zaproponowana została konfiguracja przetworników wykorzystująca cztery liniowe układy fazowe. Mapa uszkodzeń tworzona jest poprzez połączenie map składowych otrzymanych dla poszczególnych układów liniowych. Dokonano również analizy wpływu ilości przetworników piezoelektrycznych na wyniki lokalizacji uszkodzeń. Przeprowadzone badania mają charakter wyłącznie numeryczny.

10

Lokalizacja uszkodzenia z zastosowaniem filtracji modalnej - weryfikacja eksperymentalna

Mendrok K.

Diagnostyka

|

2008

|

nr 1(45)

85-90

PL

Filtracja modalna ma wiele zastosowań w analizie dynamiki obiektów. Ostatnio w piśmiennictwie naukowym można znaleźć przykłady zastosowania filtracji modalnej do wykrywania uszkodzeń. Filtr modalny służy do rozkładu odpowiedzi układu na składowe związane z kolejnymi współrzędnymi modalnymi. Gdy więc filtrujemy widmowe funkcje przejścia układu, na wyjściu filtru pojawia się charakterystyka z jednym tylko maksimum, związanym z częstotliwością drgań własnych, na którą filtr był nastrojony. Zmiany strukturalne (np. spadek sztywności lub masy związany z uszkodzeniem) powodują pojawienie się dodatkowych pików na charakterystyce wyjściowej filtru. Filtr modalny jest więc świetnym narzędziem do detekcji uszkodzeń o następujących zaletach: niewielkie wymagania obliczeniowe, łatwość automatyzacji, niewrażliwość na zmiany warunków zewnętrznych. Posiada jednak istotną wadę - nie daje informacji o miejscu wystąpienia uszkodzenia. Artykuł przedstawia rozwiązanie, które likwiduje tę wadę. Pokazana metoda jest najpierw sprawdzana na danych symulacyjnych, a następnie na przebiegach zarejestrowanych podczas eksperymentu laboratoryjnego.

EN

Modal filtering has numerous applications in analysis of objects dynamics. Lately in the literature one can find an example of use of modal filtering for damage detection. Modal filter decomposes the system responses into the modal coordinates, and thus, on the output of the filter, one has the frequency response with only one peak corresponding to the natural frequency to which the filter was tuned. Structural modification (e.g. drop of stiffness or mass due to damage) causes appearance of spurious peaks on the output of the modal filter. Modal filter is, therefore, a great indicator of damage detection with such advantages as low computational effort due to data reduction, easiness of automation and lack of sensitivity to environmental changes. It has however one serious fault - it does not provide any information about damage location. The paper presents a solution, that liquidates this disadvantage. Proposed method is first tested on numerical example and than on the data recorded during laboratory experiments.

11

Rozproszony system monitorowania mostów

Uhl T., Berczyński S., Hanc A., Sękiewicz Ł.

Diagnostyka

|

2005

|

Vol. 35

57--62

PL

W pracy przedstawiono opis systemu monitorowania mostu. Zaproponowany system jest oparty na sieci bezprzewodowych czujników przyspieszenia. Czujniki przekazują w trybie on-line dane do lokalnych stacji zbierania i przetwarzania danych. Do oceny stanu mostu zaimplementowano metody oparte na modelu modalnym. Prototyp systemu zainstalowano na moście stalowym w Krakowie.

EN

The paper presents new design of bridge monitoring system. The system is based on wireless accelerometers solution and local communication station joint with signal processing unit. The diagnostics of bridge health is proposed to assess based on on-line modal model estimation. The system is installed on steel bridge in Krakow. systemy monitorowania, badanie stanu konstrukcji, detekcja i lokalizacja uszkodzeń. monitoring system, exemining of construction state, detection and localization of damages

12

The use and challenge of modal analysis in diagnostics

Uhl T.

Diagnostyka

|

2004

|

Vol. 30, T. 2

151--160

EN

In the paper applicability of modal analysis in diagnostics of structures is discussed. Methods of modal analysis which can be applied for operational diagnostics are presented and post-processing methods for diagnostic decision based on identified modal models are discussed. Several of presented methods are applied for diagnostics of laboratory structures, for validation and employed for real mechanical systems diagnostics.

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania eksperymentalnej analizy modalnej do diagnozowania konstrukcji mechanicznych. Przedyskutowano metody eksperymentalnej analizy modalnej, które mogą być stosowane dla celów diagnostyki eksploatacyjnej. Omówiono również metody wnioskowania diagnostycznego na podstawie zidentyfikowanych modeli modalnych konstrukcji. Przedstawiono przykłady zastosowania analizy modalnej do diagnostyki wybranych konstrukcji mechanicznych.