한국구조물진단유지관리공학회 논문집 (Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection)

한국구조물진단유지관리공학회 (Korea Institute for Structural Maintenance Inspection)
권호 표지

가속도 ARX 모델을 사용한 국부손상 탐색

Local Damage Detection Using Acceleration ARX Model

  • 투고 : 2008.02.04
  • 심사 : 2008.09.02
  • 발행 : 2009.03.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 연구에서는 동적 가속도 데이터를 사용하는 신호기반 손상진단 알고리즘으로 ARX 모델을 제시하였다. ARX 모델은 구조물의 두 지점에서 계측된 가속도 데이터를 입력과 출력의 두 세트 신호로 보고, 두 세트 가속도 데이터의 상관관계를 설정한다. 구조물 손상은 계측한 데이터와 전달함수인 ARX 모델로 예측한 데이터의 차이인 시간이력 잔차를 사용하여 통계적으로 탐색하였다. 시간이력 잔차의 정규분포함수를 구하고, 그 통계적 특성치를 계산하여 손상 평가에 사용하였다. 손상 전후의 정규분포함수를 비교하여 손상을 탐색하기 위하여 세 가지 손상지수를 제시하였다. 손상지수의 통계적 평가를 위해 실내실험을 수행하였고, 제안한 알고리즘의 효율성을 검증하고 제한점을 검토하였다.

The paper presents a signal-based damage detection algorithm of ARX model using dynamic acceleration data. An ARX model correlates acceleration data measured at two locations in a structure by considering those two sets of data as input and output signals. For detecting damage, the error between the measured data and the predicted response from the defined ARX model is computed in time and used for a statistical evaluation. A normal distribution function from the error in time is constructed and its statistical characteristic values are used for the evaluation of damage. By comparing the normal distribution functions before and after damage, three different types of damage indices are proposed. The efficiency and limitation of the proposed algorithm with the statistical evaluation of damage indices have been examined and discussed through laboratory experiments.

키워드

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 건설교통부가

참고문헌

  1. 구자흥, 김진경, 박진호, 통계학, 자유아카데미, 2000,pp. 225-235
  2. Akaike, H., "Information Theory and an Extension of the Maximum Likelihood Principle", Proc. of the 2nd International Symposium on Information Theory, 1972, pp. 267-281
  3. Cramer, H., Mathematical Methods of Statics, Princeton University Press, Princeton, 1946
  4. Park, H.W, Shin, S. and Lee, H.S., "Determination of an Optimal Regularization Factor in System Identification with Tikhonov Function for Linear Elastic Continua", International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 51, No. 10, 2001, pp. 1211-1230 https://doi.org/10.1002/nme.219
  5. Sohn, H., Farrar, C. R., "Damage Diagnosis Using Time Series Analysis of Vibration Signals", Smart Materials and Structures No. 10, 2001, pp. 1-6 https://doi.org/10.1088/0964-1726/10/3/304
  6. Wold, H. O., "A Study in the Analysis of Stationary Time Series", Almquist and Wiksell, Uppsala, Sweden, 1954
  7. Yule, G. U., "On a Method of Investigating Periodicities in Disturbed Series with Special Reference to Wolfer's Sunspot Numbers", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, series A, Vol. 226, 1927, pp.267-298 https://doi.org/10.1098/rsta.1927.0007