• Title, Summary, Keyword: 모드형상

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Optimal Placement of Sensors for Damage Detection in a Structure and its Application (구조물의 손상탐지를 위한 센서 위치 최적화 및 적용)

  • 박수용
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.7 no.4
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    • pp.81-87
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    • 2003
  • In this paper, the feasibility of using Shannon's sampling theorem to reconstruct exact mode shapes of a structural system from a limited number of sensor points and localizing damage in that structure with reconstructed mode shapes is investigated. Shannon's sampling theorem for the time domain is reviewed. The theorem is then extended to the spatial domain. To verify the usefulness of extended theorem, mode shapes of a simple beam are reconstructed from a limited amount of data and the reconstructed mode shapes are compared to the exact mode shapes. On the basis of the results, a simple rule is proposed for the optimal placement of accelerometers in modal parameter extraction experiments. Practicality of the proposed rule and the extended Shannon's theorem is demonstrated by detecting damage in laboratory beam structure with two-span via applying to mode shapes of pre and post damage states.

Damage Detection of a Steel Member Using Modal Testing (강부재의 손상발견을 위한 모달실험 기법)

  • Jang, Jeong Hwan;Lee, Jung Whee;Kim, Sung Kon;Chang, Sung Pil
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.9 no.4
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    • pp.467-477
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    • 1997
  • A series of experimental tests have been performed on a tube beam in which artificial damage is applied in order to address damage detectability using modal analysis. Modal parameters considered are frequency, displacement mode shape and strain mode shape CoMAC(Coordinate Modal Assurance Criterion) and Modal Vector Error have been adopted for presenting the change of displacement mode shape and strain mode shape. It is revealed strain mode shape is the most sensitive to damage.

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Modal Parameter Extraction of Seohae Cable-stayed Bridge : I. Mode Shape (서해대교 사장교의 동특성 추출 : I. 모드형상)

  • Kim, Byeong Hwa;Park, Min Seok;Lee, Il Keun
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.28 no.5A
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    • pp.631-639
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    • 2008
  • This paper reports the mode shapes of Seohae cable-stayed bridge extracted by TDD technique. In order to record total 72 acceleration points in the vertical direction of the bridge deck, a custom made data acquisition system with LAN communication has been especially developed and a set of ambient vibration tests has been conducted. For the measured acceleration responses, total twenty four mode shapes up to 2Hz has been extracted by TDD technique. The extracted mode shapes include many new modes that have not been identified in the current on-line health monitoring system installed in the bridge. It is confirmed that TDD technique is the most effective in extracting the high resolution mode shapes on a particularly long span bridge.

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Modal Analysis of a Large Truss for Structural Integrity (건전성 평가를 위한 대형 트러스 구조물의 모드분석)

  • Park, Soo-Yong
    • Journal of Navigation and Port Research
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    • v.32 no.3
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    • pp.215-221
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    • 2008
  • Dynamic characteristics of a structure, i.e., natural frequency and mode shape, have been widely using as an input data in the area of structural integrity or health monitoring which combined with the damage evaluation and structural system identification techniques. It is very difficult, however, to get those information by the conventional modal analysis method from large structures, such as the offshore structure or the long-span bridge, since the source of vibration is not available. In this paper, a method to obtain the frequencies and the mode shapes of a large span truss structure using only acceleration responses is studied. The calculation procedures to obtain acceleration responses and frequency response functions are provided utilizing a numerical model of the truss, and the process to extract natural frequencies and mode shapes from the modal analysis is cleary explained. The extracted mode shapes by proposed method are compared with those from eigenvalue analysis for the estimation of accuracy. The validity of the mode shapes is also demonstrated using an existing damage detection technique for the truss structure by simulated damage cases.

모달 변형에너지를 이용한 플로팅 구조물의 손상탐지

  • Park, Su-Yong;Jeon, Yong-Hwan
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • pp.189-191
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    • 2011
  • 구조물의 동적특성인 모드형상을 통해 국부적인 손상을 탐지하는 손상평가 기법은 많은 연구자에 의해 발전되고 있다. 하지만 플로팅 구조물에 대한 손상탐지 기법은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 플로팅 구조물의 함체 부분을 모델링 하고, 손상 전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 나타낸 손상지수를 통해 플로팅 구조물에 발생할 수 있는 손상을 추정하여, 제안된 이론의 적용성을 검증 하였다.

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축소모형을 이용한 플로팅 구조물의 손상탐지

  • Park, Su-Yong;Jeon, Yong-Hwan
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • pp.125-127
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    • 2011
  • 구조물의 동적특성인 모드형상을 통해 국부적인 손상을 탐지하는 손상평가 기법은 많은 연구자에 의해 발전되고 있다. 하지만 플로팅 구조물에 대한 손상탐지 기법은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 플로팅 구조물의 축소모형을 제작하고, 손상을 모사하여 손상전과 손상 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 나타낸 손상지수를 통해 플로팅 구조물의 손상을 탐지 하였다.

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축소모형 플로팅 구조물의 손상탐지

  • Park, Su-Yong;Kim, Han-Saem
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • pp.279-281
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    • 2012
  • 구조물의 동적특성인 모드형상을 통해 국부적인 손상을 탐지하는 손상평가 기법은 많은 연구자에 의해 발전되고 있다. 하지만 플로팅 구조물에 대한 손상탐지 기법은 그 사례를 찾아보기 힘들다. 본 논문에서는 콘크리트재질의 플로팅 구조물의 축소모형을 제작하고 손상을 모사하여 손상 전, 후 구조물의 모드형상에서 얻을 수 있는 모달 변위로 나타낸 손상지수를 통해 플로팅 구조물의 손상을 탐지하였다.

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Damage Evaluation of Offshore Jacket Structure (해양플랜트 자켓 구조물의 손상평가)

  • Park, Soo-Yong;Kim, Eun-Hye;Jeon, Yong-Hwan;Kim, Han-Sam
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.195-198
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    • 2011
  • 석유 및 천연가스 생산에 사용되는 고정식 해양플랜트에는 자켓 구조물이 가장 많이 사용되고 있다. 생산에 사용되는 자켓 구조물은 풍하중이나 파랑하중에 의해 인명의 피해 없이 변위 및 응력에 대해 안전해야 한다. 그러나 1940년대 후반부터 사용되어 온 자켓 구조물은 피로하중, 노후화로 인해 내구성에 문제가 생기고 있다. 본 논문에서는 자켓 구조물의 안전성을 검토하기 위해 모드형상을 이용하여 자켓 구조물의 손상 위치를 탐색하는 방법을 제시한다. 제시한 손상탐지기법의 효용성을 입증하기 위해 자켓 구조물의 유한요소모델에 임의의 손상을 모사하였다. 유한요소모델의 손상 전 모드형상과 손상 후 모드형상의 모달 변형에너지의 변화를 이용하여 손상 지수를 유도하고 유도한 손상지수를 사용하여 손상이 있는 부재와 손상이 없는 부재를 분류하였다. 연구 결과 손상지수가 '0'인 부재를 제외한 나머지 부재 모두 본 연구에서 제시한 손상탐지기법으로 손상 부재를 판별할 수 있었다.

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Study on the Dynamic Characteristics of a Floating Structure (플로팅 구조물의 동적특성에 관한 연구)

  • Park, Soo-Yong;Song, Hwa-Cheol;Kim, Eun-Hye;Jung, Keun-Hoo;Cho, Sung-Hoon;Kim, Se-Cheol
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.106-109
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    • 2010
  • 구조시스템의 동적 특성은 구조 모델 업데이트, 구조 헬스 모니터링, 구조 제어 분야에서 기초자료로 활용되기 때문에 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 부유식구조물의 축소모형을 대상으로 진동실험을 수행하였으며, 계측한 실험데이터로부터 고유진동수와 모드형상을 추출하였다. 실험에서 구한 진동특성 결과는 유한요소 모델의 결과와 비교하였으며, 계측한 모드형상과 수치해석으로 계산된 모드형상의 상관관계를 수록하였다.

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Reliability Analysis of Mechanical Component with Multiple Failure Modes (다수의 고장모드를 가지는 기계부품의 신뢰성 분석)

  • Chang, Mu Seong;Choi, Byung Oh;Kang, Bo Sik;Park, Jong Won;Lee, Choong Sung
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.9
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    • pp.1169-1174
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    • 2013
  • Most products are indeed governed by multiple failure modes. However, there are few cases in which reliability analysis applies to only one failure mode at a time. Furthermore, reliability data do not include information about failure modes, or the reliability analysis is performed using a representative failure mode. The Weibull shape parameter for failure modes is more important than one for products in the reliability qualification test. This paper presents reliability analysis methods for a mechanical component with multiple failure modes. These methods include the competing failure modes (CFM) method and the mixed Weibull method. Pneumatic cylinder test data with three failure modes are presented to estimate the shape parameter for each separate failure mode. In addition, reliability measures (B10 life, characteristic life) of the pneumatic cylinder considering three failure modes were compared with those assuming a single failure mode.