Hilbert-Huang transform (HHT) technique and wavelet transform technique are applied to the detection of damage locations in several civil infrastructures. The HHT and wavelet methods may be used to identify the locations of damages which exhibit nonlinear and non-stationary behavior, since the instantaneous frequency characteristics of the measured signals can be analyzed by those methods. Numerical simulations were conducted on two bridge systems with damages using controlled excitations with sweeping frequency. Bilinear model using a gap element is employed to model the behavior of cracked elements in the numerical simulations. The results indicate that the HHT method can reasonably identify the damage locations based on a limited number of acceleration sensors. Experimental study has been also carried out on a steel frame to confirm the applicability of the HHT to detect the structural connection with loosened bolts.
최근 구조물에서 손상의 위치를 정확히 추정하기 위한 방법이 활발히 연구되고 있다. 지금까지 Fourier 변환에 의한 모드해석기법이 많이 이용되고 있으나, 이 방법에서는 실제의 신호가 가지는 비정상성을 무시하므로 새로운 Hilbert-Huang 변환기술과 Wavelet 변환기술을 교량구조물 및 강구조물에 적용하였다. 이 두 기술을 이용하면 측정된 신호의 시간종속 주파수 특성을 분석할 수 있기 때문에, 비선형 거동을 보이는 손상된 구조물이 비정상 특성을 보이는 손상의 위치를 찾아내는데 이용될 수 있다. 이 논문에서는 Hilbert-Huang 변환과 Wavelet 변환에 대한 이론적 비교와 함께 두 방법을 이용한 손상추정기법에 대해서 연구하였다. 주파수가 선형으로 증가하는 가진 하중을 이용하여 비선형 손상을 입은 교각구조물과 교량상판구조에 대해 수치모의실험을 하였으며, 볼트로 체결된 강구조물에서 볼트가 느슨하게 풀린 이음부 손상에 대해 실험하였다. 수치모의실험과 실제실험 결과, Wavelet 변환은 갑작스런 충격하중을 찾아내는데 유리하며, HHT기술은 잡음에 강하고 전체적인 비선형 손상을 찾아내는데 유리하다는 것을 알 수 있었다.
