• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.127-136
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• 2002

본 논문은 교량 구조물의 손상위치 및 손상정도를 평가하기 위해 제한된 모드형상을 사용한 손상지수 방법에 기초한 실용적이며 개선된 손상평가 알고리즘을 제안한다. 손상평가 알고리즘에서 손상전 ·후의 구조물로부터 획득한 모드 벡터의 민감도 비에 근거한 손상지수를 사용하여 손상위치의 파악 및 손상정도를 평가한다. 그러나 모드형상의 진폭이 거의 영의 값을 가지는 요소에 손상이 존재하면 모드벡터 민감도 비는 무한대의 값을 가지게 되며, 이는 손상평가를 불가능하게 한다. 따라서 본 논문에서는 구조물의 모드형상과 비례하는 민감도 필터를 도입한 개선된 기법을 적용함으로써, 이러한 문제점을 극복하였으며 또한 기존의 방법보다 손상위치와 손상정도 평가에 있어 상당한 정확도의 향상을 구현하였다. 제안된 알고리즘을 검증하기 위해 단순보와 2경간 연속보에 대해 손상평가를 수행하였으며, 기존의 방법에 의한 결과와 비교하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제4권5호
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• pp.629-640
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• 2008

A new algorithm is proposed to determine optimal accelerometer locations (OAL) when a structure is identified by frequency domain system identification (SI) method. As a result, a guideline is presented for selecting OAL which can reflect modal response of a structure properly. The guideline is to provide a minimum number of necessary accelerometers with the variation in the number of measurable target modes. To determine OAL for SI applications effectively, the modal sensitivity effective independence distribution vector (MS-EIDV) is developed with the likelihood function of measurements. By maximizing the likelihood of the occurrence of the measurements relative to the predictions, Fisher Information Matrix (FIM) is derived as a function of mode shape sensitivity. This paper also proposes a statistical approach in determining the structural parameters with a presumed parameter error which reflects the epistemic paradox between the determination of OAL and the application of a SI scheme. Numerical simulations have been carried out to examine the proposed OAL algorithm. A two-span multi-girder bridge and a two-span truss bridge were used for the simulation studies. To overcome a rank deficiency frequently occurred in inverting a FIM, the singular value decomposition scheme has been applied.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제6권2호
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• pp.125-145
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• 2019

Bridge scour is one of the predominant causes of bridge failure. Current climate deterioration leads to increase of flooding frequency and severity and thus poses a higher risk of bridge scour failure than before. Recent studies have explored extensively the vibration-based scour monitoring technique by analyzing the structural modal properties before and after damage. However, the state-of-art of this area lacks a systematic approach with sufficient robustness and credibility for practical decision making. This paper attempts to develop a data-driven methodology for bridge scour monitoring using support vector machines. This study extracts features from the bridge dynamic responses based on a generic sensitivity study on the bridge's modal properties and selects the features that are significantly contributive to bridge scour detection. Results indicate that the proposed data-driven method can quantify the bridge scour damage with satisfactory accuracy for most cases. This paper provides an alternative methodology for bridge scour evaluation using the machine learning method. It has the potential to be practically applied for bridge safety assessment in case that scour happens.

• Smart Structures and Systems
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• 제6권2호
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• pp.115-133
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• 2010

A modal filter is a tool used to extract the modal coordinates of each individual mode from a system's output. This is achieved by mapping the response vector from the physical space to the modal space. It decomposes the system's responses into modal coordinates, and thus, on the output of the filter, the frequency response with only one peak corresponding to the natural frequency to which the filter was tuned can be obtained. As was shown in the paper (Deraemecker and Preumont 2006), structural modification (e.g. a drop in stiffness or mass due to damage) causes the appearance of spurious peaks on the output of the modal filter. A modal filter is, therefore, a great indicator of damage detection, with such advantages as low computational effort due to data reduction, ease of automation and lack of sensitivity to environmental changes. This paper presents the application of modal filters for the detection of stiffness changes. Two experiments were conducted: the first one using the simulation data obtained from the numerical 7DOF model, and the second one on the experimental data from a laboratory stand in 4 states of damage.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.29-36
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• 2006

이 논문에서는 진동형상의 민감도로 유도한 피셔정보행렬(Fisher Information Matrix)를 이용하는 가속도계의 최적위치 결정 기법 MS-EIDV(modal sensitivity-effective independence distribution vector)을 제안하고, 이를 사용하여 구조물의 동적 거동을 잘 반영하여 가속도계의 최적위치를 결정할 수 있는 합리적인 기준을 제시한다. 실험을 위한 가속도계의 최적위치는 구조물의 변수가 기지값이어야 결정되지만 구조물의 변수값은 실험결과를 사용한 SI(system identification)기법과 같은 역해석을 통해 구해지기 때문에, 본 논문에서는 구조변수의 오차를 감안하여 미지의 구조물의 현 상태를 통계적으로 반영하는 방법을 제시하였다. 제안된 방법들의 검증을 위해 주파수영역 SI기법을 적용하였으며, 구조변수 추정 결과를 통해 현장에서 계측하고자하는 진동형상의 수에 따른 최소 필요 가속도계의 개수를 제시하였다. 수치예제에서는 진동형상만을 이용한 최적위치 결정법인 EIDV기법과 제안된 MS-EIDV기법에 의해 추정된 구조 변수 결과를 비교하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권2호
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• pp.337-362
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• 2015

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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제42권3호
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• pp.425-448
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• 2012

In this paper, a new damage detection and quantification method has been presented to perform detection and quantification of structural damage under ambient vibration loadings. To extract modal properties of the structural system under ambient excitation, natural excitation technique (NExT) and eigensystem realization algorithm (ERA) are employed. Sensitivity matrices of the dynamic residual force vector have been derived and used in the parameter subset selection method to identify multiple damaged locations. In the sequel, the steady state genetic algorithm (SSGA) is used to determine quantified levels of the identified damage by minimizing errors in the modal flexibility matrix. In this study, performance of the proposed damage detection and quantification methodology is evaluated using a finite element model of a truss structure with considerations of possible experimental errors and noises. A series of numerical examples with five different damage scenarios including a challengingly small damage level demonstrates that the proposed methodology can efficaciously detect and quantify damage under noisy ambient vibrations.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 A
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• pp.208-210
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• 2005

본 논문에서는 전압 불안정성을 해소시키기 위한 방안으로 FACTS를 투입하기 위한 방안에 대하여 논의 하였다. 우선적으로 전압안정도 기준을 수립하고 상정사고에 대하여 PV 해석을 실시하고 전압안정도 기준을 만족시키지 못하는 사고를 스크리닝 한다. 각 상정 사고에 대하여 선정된 전압안정도 기준을 만족하도록 하기 위한 FACTS 투입 방안에 대하여 논의하였다. 일반적으로 전압안정도 측면에서 취약위치를 선정하는 방법으로 VQ해석이나 Tangent vector에 의한 Bus sensitivity를 구하여 부하변화에 대한 전압 감도(dV/$dP_{TOTAL}$)가 큰 모선을 취약 위치로 선정하는 방법, 또는 Modal Analysis를 통해 구한 참여인수값이 큰 모선을 취약 모선으로 선정하는 방법이 있다. 이 논문에서는 VQ해석과 Tangent vector를 이용한 해석 방법을 이용하여 전압안정도 측면에서 취약 위치 및 전압안정도 향상을 위한 FACTS 투입 후보지를 선정하였고 전압안정도 기준을 만족시키기 위해 각 후보지에 투입해야할 FACTS 용량을 산정하였다. 마지막으로 실질적으로 수도권 주요 모선에 모두 FACTS를 투입한 결과와 논문에서 사용한 방법과의 결과를 비교하여 적절한 절차를 사용하여 FACTS가 투입되었음을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.143-148
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• 2021

격자 구조로 구성된 유전체 다층 구조의 GMR 특성에 의하여 생성되는 Bloch 표면파 (BSW)의 체계적인 연구가 바이오 센서의 감지 성능을 분석하기 위하여 제시되었다. 그 광학적 반응 현상에 대한 구조적 매개 변수의 영향을 Babinet의 원리와 모드 전송선 이론 (MTLT)을 사용하여 평가하였다. 설계된 바이오 센서의 감도는 파장 스펙트럼에서는 격자 상수에 비례하였으며, 각도 스펙트럼에서는 입사 전자기파의 정상 파동 벡터에 반비례하였다. SiO/SiO₂와 TiO₂/SiO₂ 다층 유전체 스택으로 구성된 두 개의 소자에 대한 수치해석 결과를 제시하여, BSW가 적외선에서 가시 영역에 이르는 대역에서 효율적인 회절 기반 바이오 센서를 실현하는 데 활용 될 수 있음을 보여주었다.