임피던스와 고유진동수를 이용한 변단면 원형강관 보의 손상탐지 실험연구

• 영문명: Experimental Study on Damage Detection of Non-uniform Steel Pipe Beam Using Impedance and Natural Frequency
• 발행기관: 한국방재학회
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』22권3호, 143~150쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.06.30

국문 초록

시설물에 널리 사용되고 있는 원형강관 구조물의 중요성이 증가함에 따라, 이에 대한 건전성 모니터링 기술 개발이 요구된다. 본 연구는 길이방향으로 단면특성이 계단식으로 변화하는 형태의 캔틸레버 형 원형강관 보의 손상탐지를 위한 실험연구로서, 보다 정확한 손상탐지를 위하여 임피던스 신호와 가속도를 함께 측정하였다. 손상크기를 9단계로 점진적으로 크게 발생시키면서, 건전상태와 각 손상경우 별로 임피던스 실험과 자유진동실험을 수행하였다. 임피던스 신호를 분석하기 위하여 2가지 손상지수를 사용하였으며, 가속도 신호를 이용하여 3차까지의 고유진동수를 구하였는데, 임피던스 손상지수의 변화량은 손상정도가 심해질수록 증가함을 알 수 있었다. 한편, 손상진전에 따른 고유진동수의 변화와 임피던스 손상지수의 변화를 비교하였는데, 임피던스 손상지수는 손상 초기 단계에서 민감하고, 고유진동수의 변화는 일정한 손상정도 이상에서 상대적으로 크게 발생함을 알 수 있었다. 따라서 임피던스 기반 기법과 가속도 기반 기법의 결과를 상호 보완한다면, 원형강관 구조물에 대한 더욱 신뢰성 있는 손상탐지가 가능할 것으로 판단된다.

영문 초록

As the importance of steel pipe structures, widely used in facilities, increases, the development of health monitoring techniques is more required. This study experimentally detects damage to cantilever-type steel pipe beams with step changes their cross-section properties in the longitudinal direction. The impedance signal and acceleration were measured together for more accurate damage detection. Impedance and free vibration tests were performed for each intact and damage case, gradually increasing the damage severity to 9 steps. To analyze the impedance signal, two damage indices were used, and the 1st, 2nd, and 3rd natural frequencies were obtained using the measured acceleration. I found that the variance in the impedance damage index increased as the damage severity increased. The variation of the natural frequencies and impedance damage indices according to the damage progress were compared, and it has been found that the impedance damage indices are sensitive in early damage stages, and the change of the natural frequency is relatively large above a certain degree of damage. Therefore, if the impedance-based method and the acceleration-based method are complemented, it is supposed that more reliable damage detection of the steel pipe structure is possible.

목차

1. 서 론

2. 임피던스 기반 손상탐지 방법

3. 손상실험 방법

4. 손상에 의한 임피던스 신호 변화

5. 임피던스 손상지수와 고유진동수

6. 결 론

감사의 글

References

키워드

임피던스 고유진동수 손상탐지 변단면 Impedance Natural Frequency Damage Detection Non-uniform