In the previous study, the inverse perturbation method was used to identify structural damages. Because all unmeasured DOFs were considered as unknown variables, considerable computational effort was required to obtain reliable results. Thus, in the present study, a system condensation method is used to transform the unmeasured DOFs into the measured DOFs, which eliminates the remaining unmeasured DOFs to improve computational efficiency. However, there may still arise a numerically ill-conditioned problem, if the system condensation is not adequate for numerical Programming or if the system condensation is not recalibrated with respect to the structural changes. This numerical problem is resolved in the present study by adopting more accurate accelerated improved reduced system (AIRS) as well as by updating the transformation matrix at every step. The criterion on the required accuracy of the condensation method is also proposed. Finally, numerical verification results of the present accelerated inverse perturbation method (AIPM) are presented.
Min, Jin Ki;Kim, Hyeong Ki;Hong, Kyu Seon;Yun, Chung Bang
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.10
no.4
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pp.35-42
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1990
A method for the damage assessment of a structure by an inverse modal perturbation technique is studied. The first few natural frequencies and mode shapes of the damaged structure are assumed to be known. Then, the perturbation equation is formulated for the changes of the modal properties due to the stiffness changes. The stiffness changes due to damages are evaluated, using optimization techniques. Example analyses are carried out for several cases of stick models and a truss model. Results indicate that the present method yields very reasonable estimates for the element stiffness changes.
An Inverse modal perturbation method was applied to estimate the assessments of the damages at the large-scaled marine structure, such as pier or dolphin, from the structural dynamic natural frequencies and mode shape. Vibrations of structural stiffness, natural frequencies and mode shapes from the eigenvalue analysis lead to the modal peturbation equations, which were considered with a second order term. This paper estimates the assessments of the damages for the structure with the decreased stiffness and shows the convergence of perturbation equation.
Park, Yun Cheol;Choe, Yeong Jae;Jo, Jin Yeon;Kim, Gi Uk
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.3
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pp.31-38
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2003
In the present work, a nonlinear inverse perturbation method which has been used in the structural optimization, is adopted so as to identify the structural damages. Unlike the structural optimization, a larger number of constrained equations than the number of unknown parameters are often required detect structural damage. Therefore, nonlinear least squares method is utilized to solve the problem. Because only a limited number of sensors are available I real situation of damage detection, the determination of sensor location becomes one of the most important issues. Hence, this work concentrates on the issue of sensor placement in the framework of nonlinear inverse perturbation method, and the performances of various methodologies concerning to sensor placement are compared with each other. The comparisons show tat the successive elimination method gets good performance for sensor placement. From the several numerical studies, it is confirmed that the inverse perturbation method, combined with the successive elimination method, is very promising in structural damage detection.
In electrical impedance tomography (EIT), various image reconstruction algorithms have been used in order to compute the internal resistivity distribution of the unknown object with its electric potential data at the boundary. Mathematically the EIT image reconstruction algorithm is a nonlinear ill-posed inverse problem. This paper presents a simultaneous perturbation method as an image reconstruction algorithm for the solution of the static EIT inverse problem. Computer simulations with the 32 channels synthetic data show that the spatial resolution of reconstructed images by the proposed scheme is improved as compared to that of the mNR algorithm at the expense of increased computational burden.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.30
no.7
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pp.98-104
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2002
System condensation technique improves the efficiency of the inverse perturbation method of damage detection developed in the previous work. The technique is applied to transform the unmeasured DOFs to the measured DOFs. This approach makes it possible to eliminate the unmeasured DOFs, which accelerates the computational efficiency. The numerical instability problems due to the system condensation technique are also resolved by updating the transformation matrix for each step, and also by adopting the accelerated improved reduced system(AIRS) condensation method.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.1
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pp.65-73
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2007
In the inverse perturbation method, enormous computational resource was required to obtain reliable results, because all unspecified DOFs were considered as unknown variables. Thus, in the present study, a reduced system method is used to condense the unspecified DOFs by using the specified DOFs, and to improve the computational efficiency as well as the solution accuracy. In most of the conventional reduction methods, transformation errors occur in the transformation matrix between the unspecified DOFs and the specified DOFs. Thus it is hard to obtain reliable and accurate solution of inverse perturbation problems by reduction methods due to the error in the transformation matrix. This numerical trouble is resolved in the present study by adopting iterative improved reduced system(IIRS) as well as by updating the transformation matrix at every step. In this reduction method, system accuracy is related to the selection of the primary DOFs and Iteration time. And both are dependent to each other So, the two level condensation method (TLCS) is selected as Selection method of primary DOFs for increasing accuracy and reducing iteration time. Finally, numerical verification results of the present iterative inverse perturbation method (IIPM) are presented.
Most civil engineering structures such as bridges, power plants, and offshore platforms are apt to suffer structural damages over their service lives caused by adverse loadings, such as earthquakes, wind and wave forces. Accumulation of structural damages over a long period of time might cause catastrophic structural failure. Therefore, a methodology for monitoring the structural integrity is essential for assuring the safety of the existing structures. A method for the damage assessment of structures by the second order inverse modal perturbation technique is presented in this paper. Perturbation equation consists of a matrix equation involving matrices of structural changes(stiffness and mass matrix changes) and matrices of modal property changes(natural frequency and mode shape changes). The damages of a structure are represented as changes in the stiffness matrix. In this study, a second order perturbation equation is formulated for the damage assessment of structures, and solved by an iterative procedure. The effectiveness of the proposed method has been investigated through a series of example analysis. The estimated results for the structural damage indicated that the present method yields resonable estimates for the structural changes.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.4
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pp.8-15
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2003
A practical design method for supersonic wings has been developed. The method is based on Takanashi's method that uses integral equations and iterative "residual-correction" concept. The geometry correction is calculated by solving linearized small perturbation equation (LSP) with the difference between garget and objective surface pressure distributions as a boundary condition. In the present method, LSP equation is analytically transformed to integral equations by using the Green's theorem. Design results of an isolated wing and wing-nacelle configurations are presented here.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.6
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pp.938-945
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2003
In the present study, the inverse perturbation method is applied to the structural damage detection in conjunction with a system condensation technique. The system condensation technique is adopted to r esolve the problem due to the incomplete measurement of the degrees-of-freedom (DOFs) in a natural mode. However, the numerical difficulty may arise in the system condensation when the DOFs to be measured are not properly selected. Thus, the issue of sensor placement for structural damage detection, in the framework of the condensation technique-based inverse perturbation method, is considered in this study. Also, a methodology to measure the number of sensors required to obtain reliable damage detection is proposed and then verified through some illustrative example problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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