Application of Two Point Condensation Technique for Damage Detection

Abstract

During the past few decades, nondestructive damage evaluation (NDE) techniques using

experimental dynamic test data are widely applied in structures. Technological advancements increase in costeffective

computing memory and speed, advances in sensors, and adaptation and advancements of finite element

method represent technical developments that have contributed to recent improvements in vibration based damage

detection without memory lackness and long calculation time. In addition, adaptation and advancements in

experimental techniques such as modal testing and development of linear and non-linear system identification

methods are both reason and results of the abovementioned improvements. Testing and vibration based damage

identification methods that are applied to structures have some advantages and disadvantages against each other.

Some of them are very easy to apply to structures, some are not. Some of them are very expensive, some are not.

Some of them are very complicated, some are not. Some of them need intensive and extra knowledge of testing and

identification. In this paper, an application of one of these NDE techniques is discussed, which is named Two Points

Condensation technique (TPC). This method helps to detect the damage without applying complicated calculation

by using acceleration data gathered during the test of the structure under free or ambient vibration. In this study,

the developed technique is applied to the experimental data of a steel truss bridge model structure after introducing

damage by removing an element from the specimen. The results show that the method detects the damage location

and level of damage.

Keywords

• Damage detection,dynamic condensation,dynamic test

İki Noktaya İndirgeme Tekniğinin Hasar Belirlemede Kullanımı

Abstract

Dinamik test verileri kullanılarak yapılarda hasar tespiti ve hasar tespit yöntemleri konusundaki araştırmalar

son 30 yılda büyük bir artış göstermiştir. Teknolojik gelişme, ölçüm ve data toplama sistemlerinin maliyetlerini

düşürmüş, daha detaylı ve hassas ölçümlere olanak sağlanmasına, test maliyetlerinin belirgin şekilde düşmesine

neden olmuş ve bilgisayar ortamında çok büyük verilerle dahi hafıza sorunu olmaksızın işlem yapılmasına olanak

sağlamıştır. Bu gelişmeler yeni ölçüm tekniklerinin ve hesap yöntemlerinin gelişmesine yardımcı olmuş ve olmaya

devam etmektedir. Yapı üzerindeki hasarın tespit edilebilmesi için birçok test ve hasar belirleme yöntemleri geliştirilmiştir.

Ancak her birinin bir diğerine göre üstün ve/veya üstün olmayan yönleri, uygulama kolaylıkları ya da

zorlukları vardır. Bazılarının maliyeti diğerlerine göre yüksek, ya da bazılarının sonuç vermesi için oldukça yoğun

işlem hacmi gerektiğinden problemin çözümü uzun zaman dilimine bağlı olabilir. Bazıları ise oldukça karmaşıktır,

uzman olmayan biri tarafından uygulanamayabilir ve hatta çözülemeyebilir. Yöntemin data toplama süresi uzun,

işlem süresi ise kısa olabilir. Bazı yöntemlerde ise tam tersine data toplama süresi kısa, datayı işleme ve sonuç

elde etme süresi uzun olabilir. Bu makalede, köprü hasarlarının dinamik test datası yardımı ile saptanması için

uygulaması kolay, kısa zamanda sonuç alınabilen, karmaşık olmayan ve işlem hacmi küçük, dolayısıyla ekonomik

olduğu düşünülen geliştirilmiş yöntem ve bu yöntemin bir prototip üzerindeki uygulaması anlatılmış ve sonuçları

verilmiştir.

Keywords

• Dinamik indirgeme,dinamik test,hasar belirleme

References

1. Actis RL, Dimarogonas AD, 1989. Non-Linear Effects due to Closing Cracks in Vibrating Beams, ASME Design Engineering Division Publication DE–Structural Vibration and Acoustics, 18: 99–104.
2. Alqayyim A, 2016. A vibratıon-based damage detection algorithm for bridge type structures, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi. 132s.
3. Baruh, H, Ratan S, 1993. Damage Detection in Flexible Structures, Journal of Sound and Vibration, 166(1): 21–30.
4. Chopra AK, 2012. Dynamics of Structures Theory and Applications to Earthquake engineering . 4th edition, Boston, USA. 992 p.
5. Doebling, SW, 1995. Measurement of Structural Flexibility Matrices for Experiments with Incomplete Reciprocity, University of Colorado, Boulder, CO, Department of Aerospace Engineering Sciences, Ph. D. Dissertation, 220 p.
6. Leis JW, 2011. Digital Signal Processing Using MATLAB for Student and Researchers. Hoboken New Jersey, USA. 386 p.
7. Koh CG, Tee KF, Quek ST, 2006. Condensed Model Identification and Recovery for Structural Damage Assessment. Journal of Structural Engineering ASCE, 132: 2018-2026.
8. Monson HH, 1996. Statistical Digital Signal Processing and Modeling. New York, USA. 622p.

9. Pokharkar PV, Shrikhande M, 2010. Structural Health Monitoring Via Stiffness Update. ISET Journal of Earthquake Technology, 47 (1): 47–60.
10. Richardson, MH, 1980. Detection of Damage in Structures from Changes in their Dynamic (Modal) Pro-perties- A survey, NUREG/CR-1431, U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington, D.C. 266 p.
11. Rytter, A, 1993. Vibrational based inspection of civil engineering structures. Aalborg, Denmark, Univer-sity of Aalborg, Doktora Tezi. 193 p.
12. Silva D, Clarence W, 2000. Vibration fundamentals and practice. Boca Raton, USA. 957 p.