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Title: A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
Other Titles: Un enfoque numérico para la detección de fallas en estructuras tipo viga con uso de la energía modal de deformación
Um enfoque numérico para a detecção de falhas em estruturas tipo viga com uso da energia modal de deformação
Issue Date: 16-Dec-2013
Abstract: La detección de daño estructural usando vibraciones se fundamenta en el hecho de que pueden usarse mediciones de cambios en las propiedades de vibración de una estructura para determinar la ocurrencia de daño estructural, por lo tanto, existe una fuerte necesidad de desarrollar e implementar métodos de detección de daño y óptima localización de sensores que tengan en cuenta el uso de instrumentación limitada y su efecto en la predicción de deterioro estructural. En este artículo se presentan los resultados de la implementación numérica de un método de óptima localización de sensores previamente desarrollado. Se ensambla un modelo en elementos finitos con base en un modelo de un puente ferroviario de tipo viga-cajón. Luego, el método de índice de daño se emplea para la identificación de daño estructural, con base en las mediciones obtenidas de los sensores. Los métodos de óptima localización de sensores y de detección de daño presentados en este artículo se basan en el uso de la energía modal de deformación. Los resultados numéricos muestran que la energía modal de deformación es apropiada para aplicaciones de seguimiento continuo de daño en estructuras y que puede usarse como una herramienta útil para inspecciones de integridad estructural en estructuras tipo viga.
Description: Vibration-based damage detection is based on the fact that measurements of changes in the vibration properties of a structure can be used to determine the occurrence of structural damage. Therefore, there is a strong need for the development and implementation of fault detection and optimum sensor location methods that address the issue of limited instrumentation and its effect in predicting damage degradation. In this paper, the results of a numerical implementation of a previously developed sensor distribution method are presented. A finite element model of a railway box-girder bridge is assembled. Then, the damage index method is numerically implemented in order to identify damage from the resulting sensor measurements. Both the optimum sensor placement and the damage detection methods are based on the concept of modal strain energy. Finally, the numerical results show that the proposed approach is suitable for continuous damage monitoring implementations and can be used as a useful tool for damage assessment in beam-like structures.
URI: http://hdl.handle.net/11190/212
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