Recently, the Hilbert-Huang transform (HHT) has gained considerable attention as a novel technique of signal processing, which shows promise for the system identification and damage detection of structures. This study investigates the effectiveness and accuracy of the HHT method for the system identification and damage detection of structures through a series of experiments. A multi-degree-of-freedom (MDOF) structural model has been constructed with modular members, and the columns of the model can be replaced or removed to simulate damages at different locations with different severities. The measured response data of the structure due to an impulse loading is first decomposed into modal responses using the empirical mode decomposition (EMD) approach with a band-pass filter technique. Then, the Hilbert transform is subsequently applied to each modal response to obtain the instantaneous amplitude and phase angle time histories. A linear least-square fit procedure is used to identify the natural frequencies and damping ratios from the instantaneous amplitude and phase angle for each modal response. When the responses at all degrees of freedom are measured, the mode shape and the physical mass, damping and stiffness matrices of the structure can be determined. Based on a comparison of the stiffness of each story unit prior to and after the damage, the damage locations and severities can be identified. Experimental results demonstrate that the HHT method yields quite accurate results for engineering applications, providing a promising tool for structural health monitoring.
Simoes, Rui;da Silva, Luis Simoes;Cruz, Paulo J.S.
Steel and Composite Structures
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v.1
no.3
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pp.355-376
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2001
An experimental research program on end-plate beam-to-column composite joints under cyclic loading is presented. The major focus relates to the identification of the contribution of the concrete confinement in composite columns to the behaviour of the joint, on internal nodes and external nodes, together with an assessment of degradation of strength and stiffness in successive loading cycles. From the experimental results it was possible to identify the various failure modes and to fit the corresponding hysteretic curves to the Richard-Abbott and Mazzolani models. These curve-fitting exercises highlighted the need to adapt both models, either for improved ease of application, or to deal with some aspects previously not covered by those models.
El Sallah, Zagane Mohammed;Smail, Benbarek;Abderahmane, Sahli;Bouiadjra, B. Bachir;Boualem, Serier
Structural Engineering and Mechanics
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v.60
no.3
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pp.405-412
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2016
Bone is a living material with a complex hierarchical structure that gives it remarkable mechanical properties. Bone constantly undergoes mechanical. Its quality and resistance to fracture is constantly changing over time through the process of bone remodeling. Numerical modeling allows the study of the bone mechanical behavior and the prediction of different trauma caused by accidents without expose humans to real tests. The aim of this work is the modeling of the femur fracture under static solicitation to create a numerical model to simulate this element fracture. This modeling will contribute to improve the design of the indoor environment to be better safe for the passengers' transportation means. Results show that vertical loading leads to the femur neck fracture and horizontal loading leads to the fracture of the femur diaphysis. The isotropic consideration of the bone leads to bone fracture by crack propagation but the orthotropic consideration leads to the fragmentation of the bone.
Interference and collisions often occur in the loading process at shipyards. Existing simulation methods focus primarily on resource processes and schedules, and there is a lack of real-time reflection in the complex and highly variable loading process. This study aims to develop a spatial environment incorporating real-time product data, such as hulls, and confirms its effectiveness by simulating various construction scenarios. As a method, a near real-time spatial environment based on broadband laser scanning was established, with the situation of loading heavy cargo assumed when converting an existing ship into an LNG dual-fuel propulsion ship. A case study simulation of near-real-time cargo loading processes was then conducted using Unity 3D to confirm the interference and collision risks within the spatial environment. The results indicated that interference occurred in structures previously not identified in the design data, and a collision occurred during the loading object erection phase. The simulation confirmed that the identification of interference and collision risks during the erection phase highlights the need for a relocation or removal process of potential hazards before erection takes place. An improved erection simulation that integrates near real-time data could effectively prevent interference and collision risks.
This paper presents the results of an experimental investigation on a vibration-based damage identification framework for a steel girder type and a truss bridge based on acceleration responses to operational loading. The method relies on sensor clustering-based time-series analysis of the operational acceleration response of the bridge to the passage of a moving vehicle. The results are presented in terms of Damage Features from each sensor, which are obtained by comparing the actual acceleration response from the sensors to the predicted response from the time-series model. The damage in the bridge is detected by observing the change in damage features of the bridge as structural changes occur in the bridge. The relative severity of the damage can also be quantitatively assessed by observing the magnitude of the changes in the damage features. The experimental results show the potential usefulness of the proposed method for future applications on condition assessment of real-life bridge infrastructures.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.04a
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pp.665-668
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2008
The load distribution to each mode of a structure under seismic loading depends on the modal participation factor. The factor of an idealized analytical model, however, is different to the actual one due to modeling and construction error. Therefore, there exist limits on the estimation of actual behavior. In this study, an identification procedure for participation factor based on vibration test is proposed. The procedure has an advantage that the mode shape vector can also be estimated directly from the participation factor. The numerical simulation using a three story building is performed to evaluate the proposed procedure.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.33-34
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2006
The most bottleneck of development of automation excavator system is the making mathematical linear model. Because of non-linear of control circuit, cylinder, join in hydraulic circuit, and heavy loading so on. Therefore, whatever robust controller is designed, real experimentation is necessary. But, a real experimentation has many risks. The excavator is expensive and large size. Therefore a development of experimentation system is difficult and not safe. Specially, there have a difficulty, because of big noise. So, on experimentation is difficult in school. Manufacturing pneumatic excavator modeland using system identification, design a system transfer function in this paper. Also, planning m-PID Controller using CDM, and examining usefulness applied to actuality model.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.11
no.9
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pp.475-485
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2001
A study on the structural analysis of the composite laminated cylindrical shell which has simply supported boundary conditions at both ends, was performed. The results were used into the neural networks. Neural networks identify the load characteristics of the composite shells. Momentum Backpropagation which the learning rate can be varied was developed. Input patterns consist of strains at 9 side points which is divided equally. Output layers are the load characteristics. Developed program was used for the training. The training with variable learning rate was converged close to real oad characteristics. Inverse engineering can be applicable to the composite laminated cylindrical shells with developed neural networks.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1997.04a
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pp.89-96
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1997
Most civil engineering structures, such as highway bridges, towers, power plants and offshore structures suffer structural damages over their service lives caused by adverse loading such as heavy transportation loads, machine vibrations, earthquakes, wind and wave forces. Especially, if excessive load would be acted on the structure, general or partial stiffness should be degraded suddenly and service lives should be shortened eventually For realistic damage assessment of these civil structures, System Identification method using only structure dynamic response data with unknown input excitation is required and thus becoming more challenging problem. In this paper, an improved Iterative Least Squares method is proposed, which seems to be very efficient and robust method, because only the dynamic response data such as acceleration, velocity and displacement is used without input data, and no information on the modal properties is required. The efficiency and robustness of the proposed method is proved by numerical problems and real single span beam model test.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.6
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pp.627-633
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2010
This paper presents a method for identifying the parameter set of inelastic constitutive equations, which is based on an Evolutionary Algorithm. The advantage of the method is that appropriate parameters can be identified even when the measured data are subject to considerable errors and the model equations are inaccurate. The design of experiments suited for the parameter identification of a material model by Chaboche under the uniaxial loading and stationary temperature conditions was first considered. Then the parameter set of the model was identified by the proposed method from a set of experimental data. In comparison to those by other methods, the resultant stress-strain curves by the proposed method correlated better to the actual material behaviors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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