In this study, a method predicting the displacement responseof structures from the measured dynamic strain signal is proposed by using a mode decomposition technique. Dynamic loadings including wind and seismic loadings could be exerted to the bridge. In order to examine the bridge stability against these dynamic loadings, the prediction of displacement response is very important to evaluate bridge stability. Because it may be not easy for the displacement response to be acquired directly on site, an indirect method to predict the displacement response is needed. Thus, as an alternative for predicting the displacement response indirectly, the conversion of the measured strain signal into the displacement response is suggested, while the measured strain signal can be obtained using fiber optic Bragg-grating (FBG) sensors. To overcome such a problem, a mode decomposition technique was used in this study. The measured strain signal is decomposed into each modal component by using the empirical mode decomposition(EMD) as one of mode decomposition techniques. Then, the decomposed strain signals on each modal component are transformed into the modal displacement components. And the corresponding mode shapes can be also estimated by using the proper orthogonal decomposition(POD) from the measured strain signal. Thus, total displacement response could be predicted from combining the modal displacement components.
It is intended to retrieve the time history of displacement from measured acceleration signal. In this study, the word retrieving means reconstructing the time history of original displacement signal from already measured acceleration signal not just extracting various information using relevant signal processing techniques. Unlike extracting required information from the signal, there are not many options to apply to retrieve the time history of displacement signal, once the acceleration signal is measured and recorded with given sampling rate. There are two methods, in general, to convert measured acceleration signal into displacement signal. One is directly integrating the acceleration signal in time domain. The other is dividing the Fourier transformed acceleration signal by the scale factor of - $\omega$$^2$and taking the inverse Fourier transform of it. It turned out both the methods produced a significant amount of errors depending on the sampling resolution in time and frequency domain when digitizing the acceleration signals. A simple and effective way to convert the time history of acceleration signal into the time history of displacement signal without significant errors is studied here with the analysis on the errors involved in the conversion process.
터널시공 중 터널 완공 후에 발생할 최종변위를 미리 예측하는 것은 터널의 역학적 안정성을 평가하는데 중요하다. 시공 중인 터널에서 계측한 천단 및 내공변위와 변위함수를 이용하여 터널을 시공 완료하였을 때 발생할 터널의 최종변위를 예측하였다. 연구대상 터널은 상반과 하반으로 나누어 시공하였고 터널상반 시공 중 설치한 계측핀을 이용하여 하반막장이 이 계측핀을 통과할 때 발생한 초기변위를 계측할 수 있었다. 터널하반 시공 중 계측한 변위를 이용하여 하반굴착에 따른 변위 증가량을 변위함수로 예측한 결과 터널시공 완료 후 계측한 증가량과 거의 같았다.
Electronic Speckle Pattern Interferometry(ESPI) using the Model 95 Ar laserm, a video system and an image processor was applied to the in-plane displacement measurements. Unlike traditional strain gauges or moire method, ESPI method requires no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no contact and real time. In this experiment wpecimen was loaded in parallel with a loadcell. The specimen was the cold rolled sdteel sheet of 2mm thickness, which was attached strain gauges. The study provides an example of how ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI compare with the data which was measured by strain gauge method in tensile testing.
본 연구에서는 기존의 가속도 등을 이용하여 변위를 추정하는 방법의 문제점을 개선시키기 위해 단순지지 거더교의 실측 변형률로 부터 변위를 추정할 수 있는 간단한 방법을 제안하였다. 제안된 변위 추정 방법의 기본 개념은 변위와 변형률의 관계로부터 유도되었으며, 해석적 방법을 부가적으로 도입하여 일반화시켰다. 실교량과 유사한 동적 거동특성을 갖는 단순지지 강판에 대한 정 동적 실내실험을 수행하였으며, 실험을 통해 실험체 중앙점의 변위 및 변형률을 측정하였다. 실험체에 대한 실측 변형률을 이용하여 추정된 변위는 실측 변위와 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 변위 추정 방법은 변위계 설치를 위한 고정된 기준점 확보가 곤란한 실교량(단순지지 거더교)의 변위 측정에 적합하다고 판단된다.
본 연구에서는 모드분해기법을 이용한 변형률신호로부터 변위응답추정 방법을 개발하였다. 일반적으로 교량의 안정성평가는 완공 후에 초점이 맞추어져 있다. 하지만 가설 중에도 풍하중과 지진하중과 같은 동적하중에 노출되어 있으며, 이런 동적하중에 대한 안정성을 검토하기 위해 교량의 안정성 평가에 있어 중요한 인자인 변위를 추정하는 것이 중요하다. 그러나 건설현장에서의 적절한 변위측정 방법의 부재로 인하여 대형구조물의 전체적인 변위를 측정할 수 없는 것이 현실이다. 본 연구에서는 간접적으로 변위를 추정하는 방법인 변형률로 변위를 추정하는 방법을 제시하였으며, 광섬유 브래그 격자 센서(fiber optic Bragg-grating sensor)를 사용하여 변형률을 계측하였다. 기존에도 FBG센서를 이용한 변위추정 방법이 있었으며 기존의 방법으로는 정적하중에 대한 변위추정은 가능하였으나 고차 모드의 변형률신호와 노이즈의 영향 때문에 동적하중에 대한 변위추정은 많은 오차가 발생하여 정확한 변위추정이 어려웠다. 이런 오차를 줄이는 방법으로 모드분해기법을 사용하였다. 모드분해기법은 변형률신호로부터 proper orthogonal decomposition(POD)을 이용하여 추정한 모드형상과 empirical mode decomposition(EMD)을 이용하여 모드 분해한 변형률신호로 모드별 변위응답을 추정하고, 구조물의 주요 모드에 대한 변위응답을 합하여 전체변위응답을 추정하는 방법이다. 제안한 모드분해기법을 검증하기 위해 실내모형실험을 수행하였다.
변위응답은 교량구조의 진동특성을 결정하는데 중요한 인자 중의 하나이다. 계측된 가속도 데이타를 진동수 영역에서 적분하여 변위응답을 경제적이고 합리적으로 구할 수 있다. 이를 위해 계측된 가속도 데이타를 이산화하기 위해 적절한 표본추출 진동수가 제시되었다. 캔틸레버 보를 이용한 실내시험에서 직접 계측된 변위와 적분된 변위는 서로 잘 일치하였다. 평가된 변위응답으로부터 구한 모우드 형상도 해석치와 근접하므로 개발된 방법은 실제로 효율적으로 사용될 수 있음을 입증하였다.
Electronic Speckle Pattern Interferometry(ESPI) using the Model 95 Ar. laser, a video system and an image processor was applied to the in-plane displacement measurements. Unlike traditional strain gauges or Moire method, ESPI method requires no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no contact and real time. In this experiment specimen was loaded in parallel with a loadcell. The specimen was the cold rolled steel sheet of 2mm thickness, which was attached strain gauges. The study provides an example of how ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI compare with the data which was measured by strain gauge method in tensile testing.
In this study, displacement estimation algorithm, which is not requiring an absolute reference point unlike the conventional displacement measurement method, is developed using the geophone. To estimate displacement of the bridge, measured velocity time signal is integrated in the frequency domain. And, the estimated displacement is compared with the measured result using a conventional method. Based on the dynamic field test results, it was found that the estimated displacement by the present algorithm is similar to that of a conventional method. The displacement estimation algorithm proposed in this paper can be effectively applied to measure the displacement of a structure, which is difficult to install a displacement transducer at the fixed point.
The Displacement current measurement system used in this experiment because detecting the dynamic behavior of monolayers at the air-water interface is possible. It basically consists of a film balance, a pair of electrodes connected to each other through a sensitive ammeter. Here, one electrode is suspended in air and the other electrode is placed in the water. PBLG phase transformation measured by Maxwell-displacement-current-measurement method in surface of the water. Measured (surface pressure, displacement current and dipole moment) of monolayers of PBLG on the water surface. We measured displacement current that occur when changed temperature. Could know that displacement current is proportional in increase of temperature and great as experiment result.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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