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무선 스마트센서를 이용한 사장교의 진동기반 구조건전성 모니터링
호득유이,이포영,이소영,김정태,Ho. Duc Duy,Lee. Po Young,Lee. So Young,Kim. Jeong Tae 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.1
본 연구에서는 사장교의 구조건전성 모니터링을 위한 스마트 센서 시스템을 설계하고 그 적용성을 실물 장대 사장교를 대상으로 평가하였다. 본 연구는 세 단계로 구성되었다. 첫 번째로, 사장교의 주탑-케이블-덱 시스템의 상호 진동응답을 분석하였다. 두 번째로, 장대 사장교의 구조건전성 모니터링을 위한 Imote2 기반 스마트 센서 시스템을 설계하였다. 세 번째로, 실물 장대 사장교의 현장실험을 통해 스마트 센서 시스템의 적용성을 평가하였다. 대상 교량은 부산에 새로 건설된 화명대교이며, 대상 교량에 맞게 모니터링 시스템을 설계하고 센서 배치계획을 구성하였다. 일기 변화 조건에 대한 스마트 센서 시스템의 장기 모니터링 성능을 평가하였다. 교량의 진동응답을 계측하고 수치 모드해석결과와 비교하여 대상 교량의 진동모드특성을 식별하였다. 마지막으로, 진동응답신호를 이용하여 케이블 장력을 모니터링하였으며 그 정확도를 평가하였다. In this paper, the applicability of a smart sensor system for structural health monitoring (SHM) is evaluated on a full-scale cable-stayed bridge. Firstly, vibration responses of pylon-cable-deck system in cable-stayed bridge are described. Secondly, an Imote2-based smart sensor system is designed for the vibration-based SHM. Finally, the practicality of the smart sensor system is evaluated on a real cable-stayed bridge, Hwamyung Bridge in Korea. The field-test bridge is briefly described and the field sensor deployment is outlined. The long-term monitoring performance of the sensor system is examined under various weather conditions. The experimental modal parameters of the target bridge are identified by numerical modal analyses. The accuracy of cable force monitoring by the sensor system is evaluated for the target bridge.
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호 득 유이,이포영,김정태,Ho, Duc-Duy,Lee, Po-Young,Kim, Jeong-Tae Computational Structural Engineering Institute of 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.1
본 연구에서는 PZT 소자의 정압전 효과에 의한 동적 응답신호를 이용하는 보 구조물 손상 모니터링 기법을 제안하였다. 특히, 모드 변형에너지기반 보 구조물 손상 모니터링에 PZT 정압전 응답신호를 입력자료로 활용하는 방안에 대한 연구에 주안점이 있다. 먼저, PZT 소자의 정압전 효과 및 동적 변형률 응답의 이론적 배경을 요약하였다. 다음으로, 모드 변형에너지기반 보 구조물 손상위치 모니터링 기법을 제시하였다. 제시된 기법의 적합성을 검증하기 위해, 캔틸레버 보 모형을 대상으로 강제진동 실험을 수행하였으며, 세 종류의 센서(가속도계, PZT 센서, 변형률계)를 통해 동적 응답신호가 계측되었다. 손상 전후에 계측된 이들 진동신호들을 사용하여 모드 변형에너지기반의 손상위치 모니터링이 수행되었다. The main objective of this study is to examine the feasibility of using lead zirconate titanate (PZT)'s direct piezoelectric response as vibrational feature for damage monitoring in beam structures. For the purpose, modal strain energy (MSE)-based damage monitoring in beam structures using dynamic strain response based on the direct piezoelectric effect of PZT sensor is proposed in this paper. The following approaches are used to achieve the objective. First, the theoretical background of PZT's direct piezoelectric effect for dynamic strain response is presented. Next, the damage monitoring method that utilizes the change in MSE to locate of damage in beam structures is outlined. For validation, forced vibration tests are carried out on lab-scale cantilever beam. For several damage scenarios, dynamic responses are measured by three different sensor types (accelerometer, PZT sensor and electrical strain gage) and damage monitoring tasks are performed thereafter. The performance of PZT's direct piezoelectric response for MSE-based damage monitoring is evaluated by comparing the damage localization results from the three sensor types.
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진동기반 구조식별을 통한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 긴장력 손실 검색 기법
호득유이(Duc-Duy Ho),김정태(Jeong-Tae Kim),홍동수(Dong-Soo Hong) 한국해양공학회 2010 韓國海洋工學會誌 Vol.24 No.1
This paper presents a prestress-loss monitoring technique for prestressed concrete (PSC) girder structures that uses a vibration-based system identification method. First, the theoretical backgrounds of the prestress-loss monitoring technique and the system identification technique are presented. Second, vibration tests are performed on a lab-scaled PSC girder for which the modal parameter was measured for several prestress-force cases. A numerical modal analysis is performed by using an initial finite element (FE) model from the geometric, material, and boundary conditions of the lab-scaled PSC girder. Third, a vibration-based system identification is performed to update the FE model by identifying structural parameters since the natural frequency of the FE model became identical to the experimental results. Finally, the feasibility of the prestress-loss monitoring technique is evaluated for the PSC girder model by using the experimentally measured natural frequency and numerically identified natural frequency for several prestress-force cases.
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