The modal identification of large civil structures such as bridges under the ambient vibrational conditions has been widely investigated during the past decade. Many operational modal analysis methods have been proposed and successfully used for identifying the dynamic characteristics of the constructed bridges in service. However, there is very limited research available on reliable criteria for the robustness of these identified modal parameters of the bridge structures. In this study, two time-domain operational modal analysis methods, the data-driven stochastic subspace identification (SSI-DATA) method and the covariance-driven stochastic subspace identification (SSI-COV) method, are employed to identify the modal parameters from field recorded ambient acceleration data. On the basis of the SSI-DATA method, the modal contribution indexes of all identified modes to the measured acceleration data are computed by using the Kalman filter, and their applicability to evaluate the robustness of identified modes is also investigated. Here, the benchmark problem, developed by Hong Kong Polytechnic University with field acceleration measurements under different excitation conditions of a cable-stayed bridge, is adopted to show the effectiveness of the proposed method. The results from the benchmark study show that the robustness of identified modes can be judged by using their modal contributions to the measured vibration data. A critical value of modal contribution index of 2% for a reliable identifiability of modal parameters is roughly suggested for the benchmark problem.
This study investigates the identification of added mass and its location in the glass fiber reinforced polymer (GFRP) beam structures. The main emphasis of this paper is to ascertain the importance of inclusion of rotational degrees of freedom (dofs) in the introduction of added mass or damage identification. Two identification indices that include the rotational dofs have been introduced in this paper: the modal force index (MFI) and the modal rotational curvature index (MRCI). The MFI amplifies damage signature using undamaged numerical stiffness matrix which is related to changes in the altered mode shapes from the original mode shapes. The MRCI is obtained by using a higher derivative of rotational mode shapes. Experimental and numerical results are compared with the existing methods leading to a conclusion that the contributions of the rotational modes play a key role in the identification of added mass. The authors believe that the similar results are likely in the case of damage identification also.
An existing Damage Index Method is verified to demonstrate its feasibility for detecting structural damage in truss bridges (1) for which modal parameters are available for a few modes of vibration and (2) for which baseline modal information is not available from its as-built state. The theory of approach to detect locations of damage and to identify baseline modal model is summarized on the basis of system identification theory and modal sensitivity theory. The feasibility of the Damage Index Method is demonstrated using a numerical example of a truss bridge with 11 subsystems of 211 members and for which only two modes of vibration were recorded for post-damaged state.
Identification of damage location based on modal measurement is an important problem in structural health monitoring. The damage index method that attempts to evaluate the changes in modal strain energy distribution has been found to be effective under certain circumstances. In this paper two damage index methods using bending strain energy and shear strain energy have been evaluated for numerous cases at different locations and degrees of damage. The objective is to evaluate the feasibility of the damage index method to localize the damage on large span concrete bridge. Finite element models were used as the test structures. Finally this method was used to predict the damage location in an actual structure, using the results of a modal survey from a large concrete bridge.
Practical ambient excitations of engineering structures usually do not comply with the stationary-white-noise assumption in traditional operational modal analysis methods due to heavy traffic, wind guests, and other disturbances. In order to eliminate spurious modes induced by non-white noise inputs, the improved stochastic subspace identification based on a delay index is proposed in this paper for a representative kind of stationary non-white noise ambient excitations, which have nonzero autocorrelation values near the vertical axis. It relaxes the stationary-white-noise assumption of inputs by avoiding corresponding unqualified elements in the Hankel matrix. Details of the improved stochastic subspace identification algorithms and determination of the delay index are discussed. Numerical simulations on a four-story frame and laboratory vibration experiments on a simply supported beam have demonstrated the accuracy and reliability of the proposed method in eliminating spurious modes under non-white noise ambient excitations.
The purpose of this study is to develop an effective iterative two-stage method (ITSM) for structural damage identification of offshore platform structures. In each iteration, a new damage index, Modal Energy-Based Damage Index (MEBI), is proposed to help effectively locate the potential damage elements in the first stage. Then, in the second stage, the beetle antenna search (BAS) algorithm is used to estimate the damage severity of these elements. Compared with the well-known particle swarm optimization (PSO) algorithm and genetic algorithm (GA), this algorithm has lower computational cost. A modal energy based objective function for the optimization process is proposed. Using numerical and experimental data, the efficiency and accuracy of the ITSM are studied. The effects of measurement noise and spatial incompleteness of mode shape are both considered. All the obtained results show that under these influences, the ITSM can accurately identify the true location and severity of damage. The results also show that the objective function based on modal energy is most suitable for the ITSM compared with that based on flexibility and weighted natural frequency-mode shape.
The Journal of Korean Academy of Orthopedic Manual Physical Therapy
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v.26
no.2
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pp.19-27
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2020
Background: The purpose of this study was to examine the effects of a multi-modal exercise program for patients with chronic low back with respect to pain intensity, trunk muscle strength and Oswestry disability index. Methods: Thirty patients with chronic low back pain were recruited and divided equally into two groups. The multi-modal training program comprised a series of exercises such as warm-up, stabilization exercises, stretching, endurance exercises, and cool down whereas the control group performed only stabilization exercises. The both group spent an equal amount of time performing 60 minutes per day, three times per week, for five weeks. Results: The experimental group demonstrated statistically significant improvements in range of motion, trunk muscle strength, the visual analogue scale, and the Oswestry Disability Index (p<.05). Intergroup comparison showed a statistically significant difference in the range of motion of the lumbar spine and the degree of disability in the experimental group. Muscle strength and pain were statistically significant in both groups. Conclusion: The multi-modal exercise program is effective for patients with chronic low back pain, as it reduces lower back pain, increases trunk muscles strength, and decrease the potential for becoming disabled.
This paper presents a feasibility study on structural damage alarming and localization of long-span cable-supported bridges using multi-novelty indices formulated by monitoring-derived modal parameters. The proposed method which requires neither structural model nor damage model is applicable to structures of arbitrary complexity. With the intention to enhance the tolerance to measurement noise/uncertainty and the sensitivity to structural damage, an improved novelty index is formulated in terms of auto-associative neural networks (ANNs) where the output vector is designated to differ from the input vector while the training of the ANNs needs only the measured modal properties of the intact structure under in-service conditions. After validating the enhanced capability of the improved novelty index for structural damage alarming over the commonly configured novelty index, the performance of the improved novelty index for damage occurrence detection of large-scale bridges is examined through numerical simulation studies of the suspension Tsing Ma Bridge (TMB) and the cable-stayed Ting Kau Bridge (TKB) incurred with different types of structural damage. Then the improved novelty index is extended to formulate multi-novelty indices in terms of the measured modal frequencies and incomplete modeshape components for damage region identification. The capability of the formulated multi-novelty indices for damage region identification is also examined through numerical simulations of the TMB and TKB.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.3
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pp.7-12
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2011
In the recent field of 5-axis machine tools, it is necessary to improve machining ability. The tilting index table is a key unit in order to manufacture some non-rotational and 3-dimensional parts by using conventional machining centers. In this study, the structural analysis of a tilting index table is carried out and the displacement and distribution of stress in the tilting index table is analysed to design the table safely. The modal analysis is performed in order to confirm the frequency response about the vibration having a large effect on the machine tools. The dynamic analysis is performed in order to confirm the rigidity, and the structural stability has been verified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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