Revista EIA (Jul 2010)
A NUMERICAL APPROACH FOR FAULT DETECTION INBEAM-LIKE STRUCTURES USING MODAL STRAIN ENERGY UN ENFOQUE NUMÉRICO PARA LA DETECCIÓN DE FALLAS ENESTRUCTURAS TIPO VIGA CON USO DE LA ENERGÍA MODAL DEDEFORMACIÓN UM ENFOQUE NUMÉRICO PARA A DETECÇÃO DE FALHAS EMESTRUTURAS TIPO VIGA coM uso DA ENERGIA MODALDE DEFORMAÇÃO
Abstract
Vibration-based damage detection is based on the fact that measurements of changes in the vibration propertiesof a structure can be used to determine the occurrence of structural damage. Therefore, there is a strong needfor the development and implementation of fault detection and optimum sensor location methods that addressthe issue of limited instrumentation and its effect in predicting damage degradation. In this paper, the results of anumerical implementation of a previously developed sensor distribution method are presented. A finite elementmodel of a railway box-girder bridge is assembled. Then, the damage index method is numerically implementedin order to identify damage from the resulting sensor measurements. Both the optimum sensor placement and thedamage detection methods are based on the concept of modal strain energy. Finally, the numerical results showthat the proposed approach is suitable for continuous damage monitoring implementations and can be used as auseful tool for damage assessment in beam-like structures.La detección de daño estructural usando vibraciones se fundamenta en el hecho de que pueden usarsemediciones de cambios en las propiedades de vibración de una estructura para determinar la ocurrencia de dañoestructural, por lo tanto, existe una fuerte necesidad de desarrollar e implementar métodos de detección de dañoy óptima localización de sensores que tengan en cuenta el uso de instrumentación limitada y su efecto en la predicciónde deterioro estructural. En este artículo se presentan los resultados de la implementación numérica deun método de óptima localización de sensores previamente desarrollado. Se ensambla un modelo en elementosfinitos con base en un modelo de un puente ferroviario de tipo viga-cajón. Luego, el método de índice de dañose emplea para la identificación de daño estructural, con base en las mediciones obtenidas de los sensores. Losmétodos de óptima localización de sensores y de detección de daño presentados en este artículo se basan en eluso de la energía modal de deformación. Los resultados numéricos muestran que la energía modal de deformaciónes apropiada para aplicaciones de seguimiento continuo de daño en estructuras y que puede usarse como unaherramienta útil para inspecciones de integridad estructural en estructuras tipo viga.A deteção de dano estrutural usando vibrações se fundamenta no fato de que podem usar-se mediçõesde mudanças nas propriedades de vibração de uma estrutura para determinar a ocorrência de dano estrutural,portanto, existe uma forte necessidade de desenvolver e aplicar métodos de deteção de dano e ótima localizaçãode sensores que levem em conta o uso de instrumentação limitada e seu efeito no prognóstico de deterioraçãoestrutural. Neste artigo se apresentam os resultados da aplicação numérica de um método de ótima localizaçãode sensores previamente desenvolvido. Encaixa-se um modelo em elementos finitos com base em um modelo deuma ponte ferroviária de tipo viga-gaveta. Depois, o método de índice de dano se emprega para a identificaçãode dano estrutural com base nas medições obtidas dos sensores. Os métodos de ótima localização de sensorese de detecção de dano apresentados neste artigo estão baseados no uso da energia modal de deformação. Osresultados numéricos mostram que a energia modal de deformação é apropriada para aplicações de seguimentocontínuo de dano em estruturas e que pode usar-se como uma ferramenta útil para inspeções de integridadeestrutural em estruturas tipo viga.
