A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy

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 l...

Full description

Autores:: Riveros, Carlos Alberto
García, E. F. (Edwin Fabián)
Builes, M. A. (Manuel Alonso)

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2009

Institución:: Universidad EIA .

Repositorio:: Repositorio EIA .

Idioma:: eng

id	REIA2_76952950851877c9f563e64fb76059e2
oai_identifier_str	oai:repository.eia.edu.co:11190/212
network_acronym_str	REIA2
network_name_str	Repositorio EIA .
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
dc.title.alternative.spa.fl_str_mv	Um enfoque numérico para a detecção de falhas em estruturas tipo viga com uso da energia modal de deformação Un enfoque numérico para la detección de fallas en estructuras tipo viga con uso de la energía modal de deformación
title	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
spellingShingle	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy REI00131 FALLAS ESTRUCTURALES STRUCTURAL FAILURES INFRAESTRUCTURA Y GESTIÓN DEL TERRITORIO INFRAESTRUCTURE AND LAND PLANNING STRUCTURAL HEALTH MONITORING FAULT DETECTION OPTIMUM SENSOR LOCATION MODAL STRAIN ENERGY SENSITIVITY MATRIX CURVATURE OF THE VIBRATION MODE SHAPE MONITOREO DE SALUD ESTRUCTURAL DETECCIÓN DE DAÑO LOCALIZACIÓN DE SENSOR ÓPTIMA ENERGÍA MODAL DE DEFORMACIÓN MATRIZ DE SENSIBILIDAD CURVATURA DE LOS MODOS DE VIBRACIÓN
title_short	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
title_full	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
title_fullStr	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
title_full_unstemmed	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
title_sort	A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy
dc.creator.fl_str_mv	Riveros, Carlos Alberto García, E. F. (Edwin Fabián) Builes, M. A. (Manuel Alonso)
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv	Riveros, Carlos Alberto García, E. F. (Edwin Fabián) Builes, M. A. (Manuel Alonso)
dc.subject.lcsh.spa.fl_str_mv	REI00131
topic	REI00131 FALLAS ESTRUCTURALES STRUCTURAL FAILURES INFRAESTRUCTURA Y GESTIÓN DEL TERRITORIO INFRAESTRUCTURE AND LAND PLANNING STRUCTURAL HEALTH MONITORING FAULT DETECTION OPTIMUM SENSOR LOCATION MODAL STRAIN ENERGY SENSITIVITY MATRIX CURVATURE OF THE VIBRATION MODE SHAPE MONITOREO DE SALUD ESTRUCTURAL DETECCIÓN DE DAÑO LOCALIZACIÓN DE SENSOR ÓPTIMA ENERGÍA MODAL DE DEFORMACIÓN MATRIZ DE SENSIBILIDAD CURVATURA DE LOS MODOS DE VIBRACIÓN
dc.subject.arcmarc.spa.fl_str_mv	FALLAS ESTRUCTURALES STRUCTURAL FAILURES
dc.subject.eia.spa.fl_str_mv	INFRAESTRUCTURA Y GESTIÓN DEL TERRITORIO INFRAESTRUCTURE AND LAND PLANNING
dc.subject.keywords.spa.fl_str_mv	STRUCTURAL HEALTH MONITORING FAULT DETECTION OPTIMUM SENSOR LOCATION MODAL STRAIN ENERGY SENSITIVITY MATRIX CURVATURE OF THE VIBRATION MODE SHAPE MONITOREO DE SALUD ESTRUCTURAL DETECCIÓN DE DAÑO LOCALIZACIÓN DE SENSOR ÓPTIMA ENERGÍA MODAL DE DEFORMACIÓN MATRIZ DE SENSIBILIDAD CURVATURA DE LOS MODOS DE VIBRACIÓN
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.
publishDate	2009
dc.date.submitted.spa.fl_str_mv	2009-10-21
dc.date.created.spa.fl_str_mv	2010-07
dc.date.accepted.spa.fl_str_mv	2010-06-15
dc.date.accessioned.spa.fl_str_mv	2013-12-16T15:41:35Z
dc.date.available.spa.fl_str_mv	2013-12-16T15:41:35Z
dc.date.issued.spa.fl_str_mv	2013-12-16
dc.type.spa.fl_str_mv	Artículo de revista
dc.type.coar.fl_str_mv	http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1
dc.type.coar.spa.fl_str_mv	http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.type.driver.spa.fl_str_mv	info:eu-repo/semantics/article
dc.type.version.spa.fl_str_mv	info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.content.spa.fl_str_mv	Text
dc.type.redcol.spa.fl_str_mv	https://purl.org/redcol/resource_type/ART
dc.type.coarversion.spa.fl_str_mv	http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
format	http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
status_str	publishedVersion
dc.identifier.issn.spa.fl_str_mv	ISSN 17941237
dc.identifier.uri.spa.fl_str_mv	https://repository.eia.edu.co/handle/11190/212
dc.identifier.bibliographiccitation.spa.fl_str_mv	Riveros, C. A., García, E. F., and Builes, M. A. (2010). A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy, Revista EIA, 7 (13), 171-184. doi: http://hdl.handle.net/11190/212
identifier_str_mv	ISSN 17941237 Riveros, C. A., García, E. F., and Builes, M. A. (2010). A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy, Revista EIA, 7 (13), 171-184. doi: http://hdl.handle.net/11190/212
url	https://repository.eia.edu.co/handle/11190/212
dc.language.iso.spa.fl_str_mv	eng
language	eng
dc.relation.ispartof.spa.fl_str_mv	Revista EIA
dc.relation.references.spa.fl_str_mv	Alvandi, A. and Cremona, C. (2006). “Assessment of vibration-based damage identification techniques”. Journal of Sound and Vibration, vol. 292, No. 1-2 (April), pp. 179-202. Barroso, L. R. and Rodriguez, R. (2004). “Damage detection utilizing the damage index method to a benchmark structure”. Journal of Engineering Mechanics ASCE, vol. 130, pp. 142-151. Chance, J.; Tomlinson, G. R. and Worden, K. A simplified approach to the numerical and experimental modeling of the dynamics of a cracked beam. Proceedings of the 12th International Modal Analysis Conference. Honolulu, Hawaii, USA (1994), pp. 778-785. Chen, Y. and Swamidas, A. S. J. Dynamic characteristics and modal parameters of a plate with a small growing surface cracks. Proceedings of the 12th International Modal Analysis Conference. Honolulu, Hawaii, USA. (1994), pp. 1155-1161. Cobb, R. G. and Liebst, B. S. (1996). “Sensor location and structural damage localization using minimal sensor information”. AIAA, vol. 32, pp. 369-374
dc.rights.spa.fl_str_mv	Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020
dc.rights.uri.spa.fl_str_mv	https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommons.spa.fl_str_mv	Atribución-NoComercial
dc.rights.coar.spa.fl_str_mv	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
rights_invalid_str_mv	Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ Atribución-NoComercial http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv	openAccess
dc.format.extent.spa.fl_str_mv	14 p.
dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv	application/pdf
dc.publisher.editor.spa.fl_str_mv	Fondo Editorial EIA
institution	Universidad EIA .
bitstream.url.fl_str_mv	https://repository.eia.edu.co/bitstreams/564d991a-84c6-4429-995e-26d2ad3c5d22/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/6a5d16f7-aaff-46f5-a9f1-5b699c99eb1e/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/117454a4-7967-487d-8c7e-f1aec7035ac4/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/b456b43d-b4fe-499a-ac40-b6fae093539d/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/da6e52d1-6aa8-44ba-9c15-18e53202a8af/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/51f19e3f-2880-4726-9750-350d8d4b857c/download https://repository.eia.edu.co/bitstreams/873cf747-3198-4685-918d-019d2c4436c7/download
bitstream.checksum.fl_str_mv	0aa65f2d7d1f60f1b813105ac16325c3 f89d0574480341dbdaa140d3430776af 66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8 4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2f 35f5a4dbb73331730901b4be803cf6b5 cd76e7886171c964e259dcf5e912e299 aa0ed4f92941812baf515cd4597dbf93
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv	MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5
repository.name.fl_str_mv	Repositorio Institucional Universidad EIA
repository.mail.fl_str_mv	bdigital@metabiblioteca.com
_version_	1831932319330467840
spelling	Riveros, Carlos Alberto634d2e1c3b3df919f1444206f4143362-1García, E. F. (Edwin Fabián)bcd49a5048aeae25807623351b37ebad-1Builes, M. A. (Manuel Alonso)02461b2430939b61bad22b7dfe1c7f34-1riveros@udea.edu.coegarcia@udea.edu.comabuiles@integral.com.co2013-12-16T15:41:35Z2013-12-16T15:41:35Z2010-072013-12-162009-10-212010-06-15ISSN 17941237https://repository.eia.edu.co/handle/11190/212Riveros, C. A., García, E. F., and Builes, M. A. (2010). A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy, Revista EIA, 7 (13), 171-184. doi: http://hdl.handle.net/11190/212Vibration-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.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.14 p.application/pdfengRevista EIAAlvandi, A. and Cremona, C. (2006). “Assessment of vibration-based damage identification techniques”. Journal of Sound and Vibration, vol. 292, No. 1-2 (April), pp. 179-202.Barroso, L. R. and Rodriguez, R. (2004). “Damage detection utilizing the damage index method to a benchmark structure”. Journal of Engineering Mechanics ASCE, vol. 130, pp. 142-151.Chance, J.; Tomlinson, G. R. and Worden, K. A simplified approach to the numerical and experimental modeling of the dynamics of a cracked beam. Proceedings of the 12th International Modal Analysis Conference. Honolulu, Hawaii, USA (1994), pp. 778-785.Chen, Y. and Swamidas, A. S. J. Dynamic characteristics and modal parameters of a plate with a small growing surface cracks. Proceedings of the 12th International Modal Analysis Conference. Honolulu, Hawaii, USA. (1994), pp. 1155-1161.Cobb, R. G. and Liebst, B. S. (1996). “Sensor location and structural damage localization using minimal sensor information”. AIAA, vol. 32, pp. 369-374Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2REI00131FALLAS ESTRUCTURALESSTRUCTURAL FAILURESINFRAESTRUCTURA Y GESTIÓN DEL TERRITORIOINFRAESTRUCTURE AND LAND PLANNINGSTRUCTURAL HEALTH MONITORINGFAULT DETECTIONOPTIMUM SENSOR LOCATIONMODAL STRAIN ENERGYSENSITIVITY MATRIXCURVATURE OF THE VIBRATION MODE SHAPEMONITOREO DE SALUD ESTRUCTURALDETECCIÓN DE DAÑOLOCALIZACIÓN DE SENSOR ÓPTIMAENERGÍA MODAL DE DEFORMACIÓNMATRIZ DE SENSIBILIDADCURVATURA DE LOS MODOS DE VIBRACIÓNA numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energyUm enfoque numérico para a detecção de falhas em estruturas tipo viga com uso da energia modal de deformaçãoUn enfoque numérico para la detección de fallas en estructuras tipo viga con uso de la energía modal de deformaciónArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Fondo Editorial EIAPublicationTHUMBNAILREI00131.pdf.jpgREI00131.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg11410https://repository.eia.edu.co/bitstreams/564d991a-84c6-4429-995e-26d2ad3c5d22/download0aa65f2d7d1f60f1b813105ac16325c3MD57ORIGINALREI00131.pdfREI00131.pdfapplication/pdf1031441https://repository.eia.edu.co/bitstreams/6a5d16f7-aaff-46f5-a9f1-5b699c99eb1e/downloadf89d0574480341dbdaa140d3430776afMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81494https://repository.eia.edu.co/bitstreams/117454a4-7967-487d-8c7e-f1aec7035ac4/download66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8MD52CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849https://repository.eia.edu.co/bitstreams/b456b43d-b4fe-499a-ac40-b6fae093539d/download4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD53license_textlicense_texttext/html; charset=utf-820149https://repository.eia.edu.co/bitstreams/da6e52d1-6aa8-44ba-9c15-18e53202a8af/download35f5a4dbb73331730901b4be803cf6b5MD54license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-823253https://repository.eia.edu.co/bitstreams/51f19e3f-2880-4726-9750-350d8d4b857c/downloadcd76e7886171c964e259dcf5e912e299MD55TEXTREI00131.pdf.txtREI00131.pdf.txtExtracted texttext/plain39583https://repository.eia.edu.co/bitstreams/873cf747-3198-4685-918d-019d2c4436c7/downloadaa0ed4f92941812baf515cd4597dbf93MD5611190/212oai:repository.eia.edu.co:11190/2122023-07-25 17:10:51.744https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020open.accesshttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.comRWwgYXV0b3IgZGUgbGEgb2JyYSwgYWN0dWFuZG8gZW4gbm9tYnJlIHByb3BpbywgSGFjZSBlbnRyZWdhIGRlbCBlamVtcGxhciByZXNwZWN0aXZvIHkgZGUgc3VzIGFuZXhvcyBlbiBmb3JtYXRvIGRpZ2l0YWwgbyBlbGVjdHLDs25pY28uIAoKWSBhdXRvcml6YSBhIGxhIEVTQ1VFTEEgREUgSU5HRU5JRVJJQSBERSBBTlRJT1FVSUEsIHBhcmEgcXVlIGVuIGxvcyB0w6lybWlub3MgZXN0YWJsZWNpZG9zIGVuOgoKIC0gbGEgTGV5IDIzIGRlIDE5ODIKIC0gTGV5IDQ0IGRlIDE5OTMKLSBEZWNpc2nDs24gYW5kaW5hIDM1MSBkZSAxOTkzCiAtIERlY3JldG8gNDYwIGRlIDE5OTUKCiB5IGRlbcOhcyBub3JtYXMgZ2VuZXJhbGVzIHNvYnJlIGxhIG1hdGVyaWEsIHV0aWxpY2UgeSB1c2UgcG9yIGN1YWxxdWllciBtZWRpbyBjb25vY2lkbyBvIHBvciBjb25vY2VyLCBsb3MgZGVyZWNob3MgcGF0cmltb25pYWxlcyBkZSByZXByb2R1Y2Npw7NuLAogY29tdW5pY2FjacOzbiBww7pibGljYSwgdHJhbnNmb3JtYWNpw7NuIHkgZGlzdHJpYnVjacOzbiBkZSBsYSBvYnJhIG9iamV0byBkZWwgcHJlc2VudGUgZG9jdW1lbnRvLiAKCiBQQVJHUkFGTzogTGEgcHJlc2VudGUgYXV0b3JpemFjacOzbiBzZSBoYWNlIGV4dGVuc2l2YSBubyBzb2xvIGEgbGFzIGRlcGVuZGVuY2lhcyB5IGRlcmVjaG9zIGRlIHVzbyBzb2JyZSBsYSBvYnJhIGVuIGZvcm1hdG8gbyBzb3BvcnRlIG1hdGVyaWFsLCAKIHNpbm8gdGFtYmnDqW4gcGFyYSBmb3JtYXRvIHZpcnR1YWwsIGVsZWN0csOzbmljbywgZGlnaXRhbCwgeSBjdXlvIHVzbyBzZSBkZSBlbiByZWQsIGludGVybmV0LCBleHRyYW5ldCwgaW50cmFuZXQsIGV0Yy4sIHkgZW4gZ2VuZXJhbCBlbiBjdWFscXVpZXIKIGZvcm1hdG8gY29ub2NpZG8gbyBwb3IgY29ub2Nlci4gCgogRUwgQVVUT1IsIG1hbmlmaWVzdGEgcXVlIGxhIG9icmEgb2JqZXRvIGRlIGxhIHByZXNlbnRlIGF1dG9yaXphY2nDs24gZXMgb3JpZ2luYWwgeSBsYSByZWFsaXphIHNpbiB2aW9sYXIgbyB1c3VycGFyIGRlcmVjaG9zIGRlIGF1dG9yIGRlIHRlcmNlcm9zLAogcG9yIGxvIHRhbnRvIGxhIG9icmEgZXMgZGUgZXhjbHVzaXZhIGF1dG9yw61hIHkgdGllbmUgbGEgdGl0dWxhcmlkYWQgc29icmUgbGEgbWlzbWEuClBBUkFHUkFGTzogRW4gY2FzbyBkZSBwcmVzZW50YXJzZSBjdWFscXVpZXIgcmVjbGFtYWNpw7NuIG8gYWNjacOzbiBwb3IgcGFydGUgZGUgdW4gdGVyY2VybyBlbiBjdWFudG8gYSBsb3MgZGVyZWNob3MgZGUgYXV0b3Igc29icmUgbGEgb2JyYSBlbiAKY3Vlc3Rpw7NuLCBFTCBBVVRPUiwgYXN1bWlyw6HCoSB0b2RhIGxhIHJlc3BvbnNhYmlsaWRhZCwgeSBzYWxkcsOhwqEgZW4gZGVmZW5zYSBkZSBsb3MgZGVyZWNob3MgYXF1w60gYXV0b3JpemFkb3M7IHBhcmEgdG9kb3MgbG9zIGVmZWN0b3MgTGEgRVNDVUVMQSAKREUgSU5HRU5JRVJJQSBERSBBTlRJT1FVSUEgYWN0w7phIGNvbW8gdW4gdGVyY2VybyBkZSBidWVuYSBmZS4K

A numerical approach for fault detection in beam-like structures using modal strain energy

Publicaciones similares