The objective of this study is to estimate structural deformation using strain data. In many cases, engineers measure in-plane strain to investigate fatigue or lifetime of a structure. However, whole structural deformation can be estimated from measured stain data using displacement-strain transformation technique. This technique uses modal transformation, which is composed of the structural displacement and strain mode shapes, in conjunction with the discrete strain data. These mode shapes can be obtained using finite element analysis for most realistic structures. A finite element model of an aluminum beam was used to calculate the modal matrices required by the algorithm. Strain data was obtained from FBG(fiber Bragg grating) sensors which provide the ability to measure strains at multiple points along a single fiber path. A cantilevered aluminum beam was simulated under various loading condition, and a laboratory experiment was performed on the same beam specimen instrumented with FBG sensor array. The beam was subjected to static and dynamic loading, and deformed shapes were reconstructed from the displacement-strain transformation algorithm. The results show good agreement with those measured directly in the laboratory.
본 논문의 목적은 변형률 정보를 이용하여 구조물의 전체 변형 형상을 예측하는 것이다. 많은 경우 면내 방향의 변형률은 구조물의 피로파괴 및 수명 예측에 많이 이용된다. 하지만 변위-변형률 변환 기법을 사용하면 측정된 변형률을 가지고 전체 구조물의 변형을 예측할 수 있다. 이 기법은 구조의 모드 형상간 변환으로 얻어낼 수 있다. 알루미늄 보의 유한요소해석 모델을 통하여 구조물의 변위-변형률 변환 행렬을 구하였다. 또한 다점 측정이 가능한 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하여 여러 지점의 변형률을 측정하였다. 알루미늄 외팔보에 다양한 하중 조건을 주어 시뮬레이션 및 실험을 수행하였으며 정적 및 동적 형상을 잘 예측함을 확인하였다.
