An accurate non-model-based method for delamination identification of laminated composite plates is proposed in this work. A weighted mode shape damage index is formulated using squared weighted difference between a measured mode shape of a composite plate with delamination and one from a polynomial that fits the measured mode shape of the composite plate with a proper order. Weighted mode shape damage indices associated with at least two measured mode shapes of the same mode are synthesized to formulate a synthetic mode shape damage index to exclude some false positive identification results due to measurement noise and error. An auxiliary mode shape damage index is proposed to further assist delamination identification, by which some false negative identification results can be excluded and edges of a delamination area can be accurately and completely identified. Both numerical and experimental examples are presented to investigate effectiveness of the proposed method, and it is shown that edges of a delamination area in composite plates can be accurately and completely identified when measured mode shapes are contaminated by measurement noise and error. In the experimental example, identification results of a composite plate with delamination from the proposed method are validated by its C-scan image.
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.
A number of mode shape-based structure damage identification methods have been verified by numerical simulations or experiments for on-line structure health monitoring (SHM). However, many of them need a baseline mode shape generated by the healthy structure serving as a reference to identify damages. Otherwise these methods can hardly perform well when multiple cracks conditions occur. So it is important to solve the problems above. By aid of the fractal dimension method (FD), Qiao and Wang proposed a generalized fractal dimension (GFD) to detect the delamination damage. As a modification of GFD, Qiao and Cao proposed the approximate waveform capacity dimension (AWCD) technique to simplify the calculation of fractal and overcome the false peak appearing in the high mode shapes. Based on their valued work, this paper combined and applied the AWCD method and curvature mode shape data to detect multiple damages in beam. In the end, the identification properties of the AWCD for multiple damages have been verified by groups of Monte Carlo simulations and experiments.
This study presents the application of two indices for the locating of cracks in Reinforced Concrete (RC) structures, as well as the development of their modified forms to overcome limitations. The first index is based on mode shape curvature and the second index is based on the fourth derivative of the mode shape. In order to confirm the indices' effectiveness, both eigenvalues coupled with nonlinear static analyses were carried out and the eigenvectors for two different damage locations and intensities of load were obtained from the finite element model of RC beams. The values of the damage-locating indices derived using both indices were then compared. Generally, the mode shape curvature-based index suffered from insensitivity when attempting to detect the damage location; this also applied to the mode shape fourth derivative-based index at lower modes. However, at higher modes, the mode shape fourth derivative-based index gave an acceptable indication of the damage location. Both the indices showed inconsistencies and anomalies at the supports. This study proposed modification to both indices to overcome identified flaws. The results proved that modified forms exhibited better sensitivity for identifying the damage location. In addition, anomalies at the supports were eliminated.
The set of processes performed to determine the dynamic characteristics of the constructed structures is named experimental modal analysis. Using experimental modal analysis and interpreting its results, structural failure can be assessed and then it would be possible to plan for their repair and maintenance. The purpose of the experimental modal analysis is to determine the resonance frequencies, mode shapes and Mode damping for the structure. Diverse methods for determining the shape of the mode by various researchers have been presented. There are pros and cons for each of these methods. This paper presents a method for determining the mode shape of the structures using the response spectrum in the experimental modal analysis. In the first part, the principles of the proposed method are described. Then, to check the accuracy of the results obtained from the proposed method, single and multiple degrees of freedom models were numerically and experimentally investigated.
A two-step procedure to detect and quantify damages in structures from changes in curvature mode shapes is presented here. In the first step the maximum difference in curvature mode shapes of the undamaged and damaged structure are used for visual identification of the damaged internal-substructure. In the next step, the identified substructures are searched using unified particle swarm optimization technique for exact identification of damage location and amount. Efficiency of the developed procedure is demonstrated using beam like structures. This methodology may be extended for identifying damages in general frame structures.
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.
Deficient modes that cannot be always identified from different sets of measurement data may exist in the application of operational modal analysis such as the stochastic subspace identification techniques in large-scale civil structures. Based on a recent work using the long-term ambient vibration measurements from an instrumented cable-stayed bridge under different wind excitation conditions, a benchmark problem is launched by taking the same bridge as a test bed to further intensify the exploration of mode identifiability. For systematically assessing this benchmark problem, a recently developed SSI algorithm based on an alternative stabilization diagram and a hierarchical sifting process is extended and applied in this research to investigate several sets of known and blind monitoring data. The evaluation of delicately selected cases clearly distinguishes the effect of traffic excitation on the identifiability of the targeted deficient mode from the effect of wind excitation. An additional upper limit for the vertical acceleration amplitude at deck, mainly induced by the passing traffic, is subsequently suggested to supplement the previously determined lower limit for the wind speed. Careful inspection on the shape vector of the deficient mode under different excitation conditions leads to the postulation that this mode is actually induced by the motion of the central tower. The analysis incorporating the tower measurements solidly verifies this postulation by yielding the prevailing components at the tower locations in the extended mode shape vector. Moreover, it is also confirmed that this mode can be stably identified under all the circumstances with the addition of tower measurements. An important lesson learned from this discovery is that the problem of mode identifiability usually comes from the lack of proper measurements at the right locations.
System identification is regarded as the most basic technique for structural health monitoring to evaluate structural integrity. Although many system identification techniques extracting mode information (e.g., mode frequency and mode shape) have been proposed so far, it is also desired to identify physical parameters (e.g., stiffness and damping). As for high-rise buildings subjected to long-period ground motions, system identification for evaluating only the shear stiffness based on a shear model does not seem to be an appropriate solution to the system identification problem due to the influence of overall bending response. In this paper, a system identification algorithm using a shear-bending model developed in the previous paper is revised to identify both shear and bending stiffnesses. In this algorithm, an ARX (Auto-Regressive eXogenous) model corresponding to the transfer function for interstory accelerations is applied for identifying physical parameters. For the experimental verification of the proposed system identification framework, vibration tests for a 3-story steel mini-structure are conducted. The test structure is specifically designed to measure horizontal accelerations including both shear and bending responses. In order to obtain reliable results, system identification theories for two different inputs are investigated; (a) base input motion by a modal shaker, (b) unknown forced input on the top floor.
Ku, C.J.;Tamura, Y.;Yoshida, A.;Miyake, K.;Chou, L.S.
Wind and Structures
/
제16권2호
/
pp.157-178
/
2013
Output-only modal parameter identification is based on the assumption that external forces on a linear structure are white noise. However, harmonic excitations are also often present in real structural vibrations. In particular, it has been realized that the use of forced acceleration responses without knowledge of external forces can pose a problem in the modal parameter identification, because an external force is imparted to its impulse acceleration response function. This paper provides a three-stage identification procedure as a solution to the problem of harmonic and white noise excitations in the acceleration responses of a linear dynamic system. This procedure combines the uses of the mode indicator function, the complex mode indication function, the enhanced frequency response function, an iterative rational fraction polynomial method and mode shape inspection for the correlation-related functions of the force-embedded acceleration responses. The procedure is verified via numerical simulation of a five-floor shear building and a two-dimensional frame and also applied to ambient vibration data of a large-span roof structure. Results show that the modal parameters of these dynamic systems can be satisfactorily identified under the requirement of wide separation between vibration modes and harmonic excitations.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.