본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

유한요소모델개선기법을 이용한 골조구조물의 손상탐지
Damage Detection of a Frame Structure Using Finite Element Model Updating

유은종    (한양대학교 건축공학과   ); 김승남    (한양대학교 건축환경공학과   ); 이현국    (GS건설 기술연구소   ); 최항    (GS건설 기술연구소  );
  • 초록

    본 논문에서는 유한요소모델개선기법을 이용하여 골조구조물의 손상탐지를 실시하였다. 유한요소모델개선기법은 계측된 동특성을 모사하는 구조해석모델을 구하는 방법으로서 손상탐지 및 구조건전도감시를 위해 효과적으로 이용될 수 있다. 유한요소모델개선기법에는 다양한 종류의 동특성데이터가 사용될 수 있는데, 본 연구에서는 고유진동수와 모드형상, 주파수응답함수를 사용한 모델 개선식을 유도한 후, 고유진동수와 모드형상, 고유진동수와 주파수응답함수식을 조합한 경우에 대해 실험실 규모의 구조물의 손상위치 및 손상정도를 추정하였다. 구조물은 4층 철골조 구조물로서 진동대를 이용하여 원구조물에 백색잡음 가진실험을 실시한 후 손상의 모사를 위해 1층 부분의 보 부재를 다양한 단면의 부재로 교체하고 동일한 실험을 반복하였다. 보 부재 교체 전 후에 계측된 데이터와 두 종류의 모델개선기법을 각각 적용하여 손상탐지를 실시한 후, 손상위치 및 손상정도에 대한 정확도를 분석하였다. 분석결과 고유진동수+모드형상을 사용한 경우보다 고유진동수+주파수응답함수를 사용한 경우 더욱 정확히 손상을 탐지할 수 있었다.


    In this paper, damage detection procedure using the finite element model updating was formulated and applied to a small-scale frame structure. FE model updating is the analytical method which finds the mathematical model that generates the measured dynamic properties similarly, and can be effectively used for the damage detection and SHM. For model updating, several kinds of dynamic properties, such as the natural frequencies, mode shapes, and frequency response functions, can be used as the inputs. In this paper, two kinds of model updating procedures using the natrual frequency and the frequency response function, and the natrual frequency and the mode shapes, respectively, were applied to identify the location and the severity of damage of the test structure, which is a four-story two bay steel structure. Results from the damage detection showed that more accurate identification results was obtained when the natrual frequency and the frequency response function were used than when the natrual frequency and the mode shapes were used.


  • 주제어

    유한요소모델개선기법 .   고유진동수 .   모드형상 .   주파수 응답함수.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Doebling, S.W., Farrar, C.R., Prime, M.B. (1988) A Summary Review of Vibration-Based Damage Identification Methods, The Shock and Vibration Digest, 30(2), pp.91-105 
    2. Mordini, A., Savov, K., Wenzel, H. (2007) The Finite Element Model Updating: A Powerful Tool for Structural Health Monitoring, Structural Engineering International, 4, pp.352-358 
    3. Tikhonov, A.V., Arsenin, V.Y. (1997) Solutions of Ill-posed Problems. Wiley, NewYork, p.258 
    4. Teughels, A., Maeck, J., Roeck, G.D. (2002) Damage assessment by FE model updating using damage functions, Computers and Structures, 80(25) pp.1869-1879 
    5. Overschee, P., DeMoor, B. (2002) Subspace Identification of Linear Systems : Theory, Implementation, Applications, Kluwer Academic Publishers, p.272 
    6. Carden, E.P., Fanning, P. (2004) Vibration Based Condition Monitoring: A Review, Structural Health Monitoring, 3(4) pp.355-377 
    7. Friswell, M.I., Mottershead, J.E. (1995). Finite Element Model Updating in Structural Dynamics. Netherlands: Kluwer Academic Publishers. p.286 
    8. Hansen, C., O'Leary, D.P. (1993) The Use of the L-Curve in the Regularization of Discrete Ill-Posed Problems, SIAMJ.Sci.Comput 14(6), pp.1487-1503 
    9. Doebling, S.W., Farrar, C.R., Prime, M.B., Shevitz, D.W. (1996). Damage identification and health monitoring of structural and mechanical systems from changes in their vibration characteristics: a literature review. Technical Report LA-13070-MS, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 
    10. Yu, E.J., Taciroglu, E., Wallace, J.W. (2006), Parameter identification of framed structures using an improved finite element model-updating method-Part I: formulation and verification. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 36(5), pp.619-636 

 저자의 다른 논문

  • 유은종 (17)

    1. 2007 "철근콘크리트조 4층 골조건물의 강제진동실험" 한국지진공학회논문집 = Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea 11 (2): 27~38    
    2. 2007 "무선센서를 이용한 실 건축물의 계측 사례" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 20 (2): 80~89    
    3. 2009 "실측 및 해석모델에 의한 철근콘크리트조 주상복합건물의 모드특성" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 22 (3): 289~296    
    4. 2011 "계측을 통한 TMD가 설치된 고층건물의 태풍시 거동분석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 24 (4): 49~57    
    5. 2011 "역우산형 쌍곡포물선 쉘의 유한요소해석" 한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures 11 (1): 87~95    
    6. 2012 "Seismic damage detection of a reinforced concrete structure by finite element model updating" Smart structures and systems 9 (3): 253~271  
    7. 2012 "장기 모니터링을 통한 대공간 구조물의 동특성 분석" 한국공간구조학회지 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures 12 (1): 8~13    
    8. 2012 "비보강 조적 끼움벽체를 가지는 철근콘크리트 골조 구조물 내진성능평가" 大韓建築學會論文集 : Journal of the architectural institute of Korea : Structure & construction / 構造系 28 (3): 31~41    
    9. 2013 "축하중을 받는 철근콘크리트 부재의 재령계수식 제안" 한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures 13 (4): 67~74    
    10. 2014 "철근콘크리트조 초고층건물의 3차원 시공단계 해석 및 시공중 변형 계측" 한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea 27 (6): 573~580    
  • 김승남 (0)

  • 이현국 (1)

  • 최항 (3)

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠
이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기