Damage Localization Via Model Updating Using a Damage Distribution Function

Bruns, Marlene; Hofmeister, Benedikt; Hübler, Clemens; Rolfes, Raimund

doi:10.12783/shm2019/32202

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“…B. örtlich konzentriert auftreten, und die Anpassung vieler unabhängiger Steifigkeitswerte numerisch ineffizient ist. Daher werden die Steifigkeiten in dieser Arbeit ganzheitlich mithilfe einer Schadensfunktion angepasst [14]. Die Schadensfunktion ist wie folgt definiert (Gl.…”

Section: Modellbasierte Schadenslokalisation Mithilfe Von Globaler Op...unclassified

Validierung von daten‐ und modellbasierten Methoden zur Schadenslokalisierung

2022

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Ingenieurbauwerke zeichnen sich u. a. durch ihre Individualität und ihre Langlebigkeit aus. Daher spielt die messtechnische Überwachung von Ingenieurbauwerken eine entscheidende Rolle. Mithilfe von Methoden der Strukturüberwachung können Veränderungen oder Schäden frühzeitig detektiert, lokalisiert und ggf. sogar quantifiziert werden. In Kombination mit einer numerischen Modellbildung können darüber hinaus Digitale Zwillinge erschaffen werden. Digitale Zwillinge bilden Bauwerke über ihr gesamtes Leben ab und können somit helfen, sowohl den Entwurf als auch den Betrieb zu optimieren. Eine Herausforderung bei der Entwicklung von Methoden der Strukturüberwachung ist deren Validierung im Zusammenhang mit realen Anwendungen. In diesem Beitrag wird daher eine Teststruktur vorgestellt, die explizit zur Validierung von Methoden der Strukturüberwachung entwickelt wurde. Die Messdaten der Struktur stehen für Forschungs‐ und Industrieanwendungen frei zur Verfügung. Zwei unterschiedliche Methoden (daten‐ und modellbasiert) zur Schadenslokalisation werden vorgestellt, verglichen und validiert.

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Section: Modellbasierte Schadenslokalisation Mithilfe Von Globaler Op...unclassified

Validierung von daten‐ und modellbasierten Methoden zur Schadenslokalisierung

2022

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Validation of an FE model updating procedure for damage assessment using a modular laboratory experiment with a reversible damage mechanism

Wolniak

Hofmeister

Jonscher

et al. 2023

J Civil Struct Health Monit

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In this work, the systematic validation of a deterministic finite element (FE) model updating procedure for damage assessment is presented using a self-developed modular laboratory experiment. A fundamental, systematic validation of damage assessment methods is rarely conducted and in many experimental investigations, only one type of defect is introduced at only one position. Often, the damage inserted is irreversible and inspections are only performed visually. Thus, the damage introduced and, with it, the results of the damage assessment method considered are often not entirely analyzed in terms of quantity and quality. To address this shortcoming, a modular steel cantilever beam is designed with nine reversible damage positions and the option to insert different damage scenarios in a controlled manner. The measurement data are made available in open-access form which enables a systematic experimental validation of damage assessment methods. To demonstrate such a systematic validation using the modular laboratory experiment, a deterministic FE model updating procedure previously introduced by the authors is applied and extended. The FE model updating approach uses different parameterized damage distribution functions to update the stiffness properties of the structure considered. The mathematical formulation allows for an updating procedure that is independent of the FE mesh resolution and free of assumptions about the defect location while only needing few design variables. In this work, the FE model updating procedure is based only on eigenfrequency deviations. The results show a precise localization within $$\pm \, {0.05}{\textrm{m}}$$ ± 0.05 m of the nine different damage positions and a correct relative quantification of the three different damage scenarios considered. With that, first, it is shown that the deterministic FE model updating procedure presented is suitable for precise damage assessment. Second, this work demonstrates that the opportunity to introduce several reversible damage positions and distinctly defined types and severities of damage into the laboratory experiment presented generally enables the systematic experimental validation of damage assessment methods.

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Damage Localization Via Model Updating Using a Damage Distribution Function

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Validierung von daten‐ und modellbasierten Methoden zur Schadenslokalisierung

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