Model-based structural damage identification using vibration measurements

Julkaisun otsikon käännös: Mallipohjainen rakenteiden vauriontunnistus värähtelymittauksiin perustuen

Antti Huhtala

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Rakenteiden kunnonvalvonnassa rakennetta tarkkaillaan jatkuvasti siihen upotetuin anturein. Vauriontunnistus on rakenteiden kunnonvalvonnan osa, jossa rakenteen vauriotila päätellään mittauksista. Tarkemmin sanottuna vaurion läsnäolo tunnistetaan, ja sen paikka ja suuruus arvioidaan. Vaikka mitatun suureen tiedettäisiin olevan herkkä vauriolle, vaurion rekonstruointi mittauksesta ei yleisesti ole hyvin määrätty, koska moni merkittävästi toisistaan poikkeava vauriotila voi tuottaa hyvin samanlaisia mittaustuloksia. Vauriontunnistus on siis käänteisongelma. Tässä väitöstyössä otetaan mallipohjainen lähestymistapa käyttäen värähtelymittauksia. Rakenteen värähtelyä mitataan useilla antureilla, jotka voivat olla esimerkiksi venymäliuskoja, gyroskooppeja tai kiihtyvyysantureita. Rakenteen mallilla, joka sisältää mallit vaurion vaikutuksista sekä anturien toiminnasta, tuotetaan simuloituja mittauksia. Vauriontunnistus tehdään etsimällä uskottava vauriotila mallille siten, että sen tuottamat simuloidut mittaukset vastaavat todellisia mittauksia. Suurin osa työstä tässä väitöskirjassa käsittelee vauriontunnistusta käyttäen bayesiläistä päättelyä, kun mittaukset ovat rakenteen mooditaajuuksia ja -muotoja. Mittausmalliin lisätään monimuuttuja-normaalijakautunut kohinatermi, joka mahdollistaa mittavirheen sekä suuren osan mallivirhettä huomioon ottamisen. Tieto uskottavista vauriotiloista kirjoitetaan priorijakaumana, joka yhdistetään mittauksessa saatuun uuteen tietoon käyttäen bayesiläistä päättelyä. Työssä tarkastellaan myös muita lähestymistapoja ongelmaan. Kalman-suodinta voi käyttää vauriontunnistukseen lisäämällä värähtelevän rakenteen tilavektoriin vauriotilan muuttujat. Vauriotilan saa tällöin selville tila-arviosta muiden tilakomponenttien ohessa. Vaikka tämä lähestymistapa on herkempi mallivirheille, sitä voisi käyttää reaaliaikaisessa vauriontunnistuksessa jatkuvasti toimivana arviona vauriotilasta. Sigma-algebrat tasa-arvokuvauksilla -menetelmä (SACOM) käyttää samaa kohinajakaumaa kuin bayesiläinen lähestymistapa, ja kuten bayesiläinen lähestymistapa se myös antaa todennäköisyysjakauman vauriotilalle. Tässä lähestysmistavassa kuitenkin jakauma saadaan kuvaamalla kohinajakauma rakenteen mallin joukkoarvoisen käänteiskuvauksen läpi. Lopulta esitetään lyhyt tarkastelu mahdollisuudesta esittää vauriontunnistusongelma käänteislähdeongelmana. Koska tällä tavalla muodostuva ongelma on lineaarinen, sen matemaattiseen analyysiin on parempi mahdollisuus.
Julkaisun otsikon käännösMallipohjainen rakenteiden vauriontunnistus värähtelymittauksiin perustuen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Stenberg, Rolf, Vastuuprofessori
  • Bossuyt, Sven, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-6110-8
Sähköinen ISBN978-952-60-6109-2
TilaJulkaistu - 2015
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • rakenteiden kunnonvalvonta
  • vauriontunnistus
  • käänteisongelmat
  • bayesiläinen päättely
  • elementtimenetelmä

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Mallipohjainen rakenteiden vauriontunnistus värähtelymittauksiin perustuen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä