This thesis presents a new damage detection method based on modal flexibility matrix. The proposed damage detection method applies normalization method to ULS curvature. Change of ULS curvature is decided by ULS curvature of intact state. The normalization can prevent to omit the small changes induced by damage. Normalized uniform load surface (NULS) curvature was evaluated analytically and experimentally for a simple beam structure. Because internal forces induced by damages only affect damaged elements, changes of NULS curvature occur only at the damaged elements. Outlier index was applied to damage detection to minimize measurement noise effect. For two damage cases which are single and multi-damage case, numerical analysis was conducted by eigenvalue analysis and simulation of impact test using MATLAB/SIMULINK. The damage detection performance of the proposed method was confirmed by compared to two well-known existing damage detection methods based on modal flexibility matrix: (1) ULS and (2) ULS curvature. The ULS method could not find out the damage location clearly and false detection occurred for single and multi-damage case. ULS curvature method could not identify damage location for single and multi-damage case. On the other hand, the proposed method successfully found the location of damage without any false detection. In experimental validation, ULS method only found the damage located at center for multi-damage case. And all the values of ULS curvature method were lower than threshold level 2.8. It could not find out any damage. In contrast, the proposed method showed prominent damage detection performance comparing with other methods. Locations of damage were clearly found without any false detection for single and multi-damage case.
본 학위논문에서는 모드 유연도 행렬 기반의 새로운 손상 추정 기법을 제안했다. 제안된 방법은 정규화 기법을 ULS curvature에 적용 시켰다. ULS curvature의 변화는 손상이 없는 상태의 ULS curvature에 의해 결정된다. 정규화 기법은 작은 손상으로 인해 발생하는 변화를 놓치는 경우를 막을 수 있다. 단순보 구조물에 대해 NULS curvature는 수치해석과 실험적으로 검증되었다. 손상으로 발생한 내력은 손상이 발생한 요소에만 영향을 미치기 때문에 NULS curvature는 손상 요소에서만 발생하게 된다. 외부 노이즈의 영향을 최소화 하기 위해 outlier index를 적용했다. 단일손상과 다중손상에 대해 수치해석적으로 고유값 해석과 MATLAB/SIMULINK를 이용한 impaact test가 진행되었다. 손상 추정 성능은 모드 유연도 행렬 기반의 손상추정 방법인 ULS와 ULS curvature방법과 비교 되엇다. ULS 와 ULS curvature의 경우 손상 추정에 있어 어려움이 있었지만 제안된 방법인 NULS curvature의 경우 단일 손상과 다중 손상 모든 경우에 대해 성공적으로 손상을 추정했다.
