This paper presents the processing of nonlinear features associated with a damage event by quadratic time-frequency distributions for damage identification in a frame structure. A time-frequency distribution is a function which distributes the total energy of a signal at a particular time and frequency point. As the occurrence of damage often gives rise to non-stationary, nonlinear structural behavior, simultaneous representation of the dynamic response in the time-frequency plane offers valuable insight for damage detection. The applicability of the bilinear time-frequency distributions of the Cohen class is examined for the damage assessment of a frame structure from the simulated acceleration data. It is shown that the changes in instantaneous energy of the dynamic response could be a good damage indicator. Presence and location of damage can be identified using Choi-Williams distribution when damping is ignored. However, in the presence of damping the Page distribution is more effective and offers better readability for structural damage detection.
Bagherahmadi, Seyed Ahdiye;Seyedpoor, Seyed Mohammad
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.4
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pp.327-336
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2018
In this study, an efficient damage index is proposed to identify multiple damage cases in structural systems using the concepts of frequency response function (FRF) matrix and strain energy of a structure. The index is defined based on the change of strain energy of an element due to damage. For obtaining the strain energy stored in elements, the columnar coefficients of the FRF matrix is used. The new indicator is named here as frequency response function strain energy based index (FRFSEBI). In order to assess the performance of the proposed index for structural damage detection, some benchmark structures having a number of damage scenarios are considered. Numerical results demonstrate that the proposed index even with considering noise can accurately identify the actual location and approximate severity of the damage. In order to demonstrate the high efficiency of the proposed damage index, its performance is also compared with that of the flexibility strain energy based index (FSEBI) provided in the literature.
Park, Tae-Sun;Choi, Min-Ha;Yeo, Chang-Geon;Lee, Seung-Oh
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.9
no.5
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pp.87-92
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2009
It has been considered only with the concerned regional damage costs whenever the restoration and flood control measures were established in Korea. If the relationship between regional flood frequency and damages is quantitatively analyzed, more resonable and reliable countermeasure for flood protection and restoration can be proposed. Historical data ('70~'07) about flood damage in Korea were utilized and analyzed to present such relationship using the point frequency analysis. Also, the quadrant analysis was employed to divide into 4 categories: high frequency-high damage, high frequency-low damage, low frequency-high damage, and low frequency-low damage. If the results from this study were utilized well in specific cities and counties in Korea, it would be helpful to establish the countermeasures and action plans for flood protection because it was possible to compare with the relationship between flood frequency and damage of each region. And it would be the fundamental data for estimating the effect of future flood protection plan.
Recently the authors tried to find damage position only using measured frequency response functions. According to their work, it seems that the algorithm is very practical since it needs only measured frequency responses while other methods require exact analytic model. But when applying the method to a real structure, it requires lots of experiment. The authors, in this time, propose a method to reduce its experimental load by detecting damage within a substructure. This method searches damages not within an entire structure but within substructures. In addition, damage severity was treated in this paper since it is worthy to know damage severity. Optimization technique is used to estimate damage level using measured responses and damage model. Two test examples, a plate and a jointed structure, are chosen to verify the suggesting method.
A relatively low frequency Lamb wave-based damage identification method called damage imaging method for rectangular composite plate is presented. A damage index (DI) is generated from the delay matrix of the Lamb wave response signals, and it is used to indicate the location and approximate area of the damage. The viability of this method is demonstrated by analyzing the numerical and experimental Lamb wave response signals from rectangular composite plates. The technique only requires the response signals from the plate after damage, and it is capable of performing near real time damage identification. This study sheds some light on the application of Lamb wave-based damage detection algorithm for plate-type structures by using the relatively low frequency (e.g., in the neighborhood of 100 kHz, more suitable for the best capability of the existing fiber optic sensor interrogator system with the sampling frequency of 500 kHz) Lamb wave response and a reference-free damage detection technique.
In this paper, a structural damage identification method (SDIM) is developed for cylindrical shells and the numerically simulated damage identification tests are conducted to study the feasibility of the proposed SDIM. The SDIM is derived from the frequency response function solved from the structural dynamic equations of damaged cylindrical shells. A damage distribution function is used to represent the distribution and magnitudes of the local damages within a cylindrical shell. In contrast with most existing modal parameters-based SDIMs which require the modal parameters measured in both intact and damaged states, the present SDIM requires only the FRF-data measured in the damaged state. By virtue of utilizing FRF-data, one is able to make the inverse problem of damage identification well-posed by choosing as many sets of excitation frequency and FRF measurement point as needed to obtain a sufficient number of equations.
This paper aims to investigate vibration frequency decrease (vibration period elongation) of reinforced concrete (RC) structure with unreinforced infill wall and reinforced infill wall exposed to progressively increased artificial earthquake load on shaking table. For this purpose, two shaking table experiments were selected as a case study. Shaking table experiments were carried on 1:1 scaled prototype one bay one storey RC structure with infill walls. The purpose of this shaking table experiment sequence is to assess local behavior and progressive collapse mechanism. Frequency decrease and eigen-vector evolution are directly related to in-plane and out-of-plane bearing capacities of infill wall enclosure with reinforced concrete frame. Firstly, frequency decrease-damage relationship was evaluated on the base of experiment results. Then, frequency decrease and stiffness degradation were evaluated with applied Peak Ground Acceleration (PGA) by considering strength deterioration. Lastly, eigenvector evolution-local damage and eigenvector evolution-frequency decrease relationship was investigated. Five modes were considered while evaluating damage and frequency decrease of the tested specimens. The relationship between frequency decrease, stiffness degradation and damage level were presented while comparing with Unreinforced Brick Infill (URB) and Reinforced Infill wall with Bed Joint Reinforcement (BJR) on the base of natural vibration frequency.
Boiler high-temperature pipelines such as main steam pipe, header and steam drum in fossil power plants are degraded by creep damage due to severe operationg conditions like high temperature and high pressure for an extended period time. Such material degradation lead to various component faliures causing serious accidents at the plant. Conventional measurement techniques such as replica method, electric resistance method, and hardness test method have such disadvantages as complex preparation and measurement procedures, too many control parameters, and therefore, low practicality and they were applied only to component surfaces with good accessibility. In this study, both artificial creep degradation test using life prediction formula and frequency analysis by ultrasonic tests for their preparing creep degraded specimens have been carried out for the purpose of nondestructive evaluation for creep damage which can occur in high-temperature pipelline of fossil power plant. As a result of ultrasonic tests for crept specimens, we confirmed that the high frequency side spectra decrease and central frequency components shift to low frequency bans, and bandwiths decrease as increasing creep damage in backwall echoes.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.139-144
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2008
In this study, damage detection method using harmony search method and frequency response is proposed. In order to verify this method, the following approaches are implemented. Firstly, damage detection method using harmony search is developed. To detect damage, objective function that minimize difference with natural frequency and modal strain energy from undamaged and damaged model is used. Secondly, finite element model for beam structure is created. And damage scenario is determined. Lastly, damage detection is performed by proposed method and utility of proposed method is verified.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.23
no.6
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pp.559-565
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2003
A spectral element model-based structural damage identification method (SDIM) was derived in the previous study by using the damage-induced changes in frequency response functions. However the previous SDIM often provides poor damage identification results because the nonlinear effect of damage magnitude was not taken into account. Thus, this paper improves the previous SDIM by taking into account the nonlinear effect of damage magnitude. Accordingly an iterative solution method is used in this study to solve the nonlinear matrix equation for local damages distribution. The present SDIM is evaluated through the numerically simulated damage identification tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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