Fatigue life evaluation of welded structures in a range of high cycles is one of the most difficult problems since extremely small plastic deformation and damage occur during the loading cycles. Moreover, it is very difficult to identify the strong non-linearities of welding, inducing residual stress. In this paper, numerical fatigue test method for welded structures was developed using continuum damage mechanics with inherent strain. Recently, continuum damage mechanics, which can simulate both crack initiation at the micro-scale level and crack propagation at the meso-scale level, has been adopted in the fracture related problem. In order to consider the residual stresses in the welded strictures, damage calculation in conjunction with welding, inducing inherent strain, was proposed. The numerical results obtained from the damage calculation were compared to experimental results.
Civil structures may experience progressive deterioration and damage under environmental and operational conditions over their service life. Finite element (FE) model updating method is one of the most important approaches for damage identification in structures due to its capabilities in structural health monitoring. Although various damage detection approaches have been investigated on structures, there are limited studies on large-sized space structures. Thus, this paper aims to investigate the applicability and efficiency of sensitivity-based FE model updating framework for damage identification in large space structures from a distinct point of view. This framework facilitates modeling and model updating in large and geometric complicated space structures. Considering sensitivity-based FE model updating and vibration measurements, the discrepancy between acceleration response data in real damaged structure and hypothetical damaged structure have been minimized through adjusting the updating parameters. The feasibility and efficiency of the above-mentioned approach for damage identification has finally been demonstrated with two numerical examples: a flat double layer grid and a double layer diamatic dome. According to the results, this method can detect, localize, and quantify damages in large-scaled space structures very accurately which is robust to noisy data. Also, requiring a remarkably small number of iterations to converge, typically less than four, demonstrates the computational efficiency of this method.
Nobahari, Mehdi;Ghasemi, Mohammad Reza;Shabakhty, Naser
Steel and Composite Structures
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v.25
no.4
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pp.485-496
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2017
In this paper, damage detection has been introduced as an optimization problem and a two-step method has been proposed that can detect the location and severity of damage in truss structures precisely and reduce the volume of computations considerably. In the first step, using the residual force vector concept, the suspected damaged members are detected which will result in a reduction in the number of variables and hence a decrease in the search space dimensions. In the second step, the precise location and severity of damage in the members are identified using the genetic algorithm and the results of the first step. Considering the reduced search space, the algorithm can find the optimal points (i.e. the solution for the damage detection problem) with less computation cost. In this step, the Efficient Correlation Based Index (ECBI), that considers the structure's first few frequencies in both damaged and healthy states, is used as the objective function and some examples have been provided to check the efficiency of the proposed method; results have shown that the method is innovatively capable of detecting damage in truss structures.
Kim, Sang-Ryul;Lee, Jong-Won;Kim, Bong-Ki;Lee, Jun-Shin
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.7
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pp.667-675
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2012
A damage estimation method for support structure of offshore wind turbine using modal parameters is presented for effective structural health monitoring. Natural frequencies and mode shapes for a support structure with monopile of an offshore wind turbine were calculated considering soil condition and added mass. A neural network was learned based on training patterns generated by the changes of natural frequency and mode shape due to various damages. Natural frequencies and mode shapes for 10 prospective damage cases were input to the trained neural network for damage estimation. The identified damage locations and severities agreed reasonably well with the accurate damages. Multi-damage cases could also be successfully estimated. Enhancement of estimation result using another parameters as input to neural network will be carried out by further study. Proposed method could be applied to other type of support structure of offshore wind turbine for structural health monitoring.
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.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.6
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pp.738-745
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2012
Aircraft battle damage repair(ABDR) is emergency repair method for the damaged aircraft in battle field. The main purpose of the ABDR is to increase the readiness of fighter aircraft during wartime. While many studies have been conducted to develop ABDR method, few efforts have focused on evaluation of damage and determination of the size of hole caused by enemy's anti-aircraft artillery attack. The aim of this study is essentially to quantify damage of aircraft wing attacked by anti-aircraft artillery. The computer simulations was performed to accomplish this goal. A number of simulations have been carried out to compare size of damages under various attack conditions. In conclusion, it was revealed that the size of damage varied depending on the type and direction of cannonball. Furthermore, in this paper, the proper path sizes are suggested for different damage conditions.
Research on damage detection methods in structures began a few decades ago with the introduction of methods based on structural vibration frequencies, which, of course, continues to this day. The value of important structures, on the one hand, and the countless maintenance costs on the other hand, have led researchers to always try to identify more accurate methods to diagnose damage to structures in the early stages. Among these, one of the most important and widely used methods in damage detection is the use of time-frequency representations. By using time-frequency representations, it is possible to process signals simultaneously in the time and frequency domains. In this research, the Short-Time Fourier transform, a known time-frequency function, has been used to process signals and identify the system. Besides, a new damage index has been introduced to identify damages in concrete piers of bridges. The proposed method has relatively simple calculations. To evaluate the method, the finite element model of an existing concrete bridge was created using as-built details. Based on the results, the method identifies the damages with high accuracy.
Reinforced Concrete (RC) shear walls are one of the civil structures in nuclear power plants to resist lateral loads such as earthquakes and wind loads effectively. Risk-informed and performance-based regulation in the nuclear industry requires considering possible accidents and determining desirable performance on structures. As a result, rather than predicting only the ultimate capacity of structures, the prediction of performances on structures depending on different damage states or various accident scenarios have increasingly needed. This study aims to develop machine-learning models predicting drifts of the RC shear walls according to the damage limit states. The damage limit states are divided into four categories: the onset of cracking, yielding of rebars, crushing of concrete, and structural failure. The data on the drift of shear walls at each damage state are collected from the existing studies, and four regression machine-learning models are used to train the datasets. In addition, the bagging ensemble method is applied to improve the accuracy of the individual machine-learning models. The developed models are to predict the drifts of shear walls consisting of various cross-sections based on designated damage limit states in advance and help to determine the repairing methods according to damage levels to shear walls.
The structural health of a pipeline is usually assessed by visual inspection. In addition to the fact that this method is expensive and time consuming, inspection of the whole structure is not possible due to limited access to some points. Therefore, adopting a damage detection method without the mentioned limitations is important in order to increase the safety of the structure. In recent years, vibration-based methods have been used to detect damage. These methods detect structural defects based on the fact that the dynamic responses of the structure will change due to damage existence. Therefore, the location and extent of damage, before and after the damage, are determined. In this study, fuzzy genetic algorithm has been used to monitor the structural health of the pipeline to create a fuzzy automated system and all kinds of possible failure scenarios that can occur for the structure. For this purpose, the results of an experimental model have been used. Its numerical model is generated in ABAQUS software and the results of the analysis are used in the fuzzy genetic algorithm. Results show that the system is more accurate in detecting high-intensity damages, and the use of higher frequency modes helps to increase accuracy. Moreover, the system considers the damage in symmetric regions with the same degree of membership. To deal with the uncertainties, some error values are added, which are observed to be negligible up to 10% of the error.
The objective of this research is to propose a new global damage detection parameter, termed as the static defect energy (SDE). This candidate parameter possesses the ability to detect, locate and quantify structural damage. To have a full understanding about this parameter and its applications, the scope of work can be divided into several tasks: theory and formulation, numerical simulation studies, experimental verification and feasibility studies. This paper only deals with the first part of the task. Brief introduction will be given to the dynamic defect energy (DDE) after systematically reviewing the previous works. Process of applying the perturbation method to the oscillatory system to obtain a static expression will be followed. Two implementation methods can be used to obtain SDE equations and the diagrams. Both results are equally good for damage detection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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