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응용사례 (Solution & Applications)

3-4. 구조적 손상 식별 (Structural Health Monitoring and Damage Identification)상위메뉴 >

업데이트 된 유한요소 모델은 조사된 실제 손상된 구조물의 관찰된 동특성을 반영하고 있으며 이 손상되지 않은 구조의 기준 모델과 비교하면 구조적 변화를 감지하여 모니터링, 손상방지 또는 QA 방법으로 사용할 수 있다.
이 구조 상태 모니터링 및 손상 식별의 주요작업은 다음과 같다.
  • 손상 유무 식별 (상관관계 분석)
  • 손상 위치 식별 (위치 에러 파악 및 민감도 분석)
  • 피해 규모 추정 (모델 업데이트)
  • 구조물의 잔여수명 추정

손상이 완전히 확인되면 그 구조물을 수리할지 아니면 교체할지를 결정할 수 있다. 실제에 있어서 손상 감지는 에러 위치 결정 방법 뿐 아니라 상관관계 분석, 민감도 분석, 모델업데이트, 수치 시험, 손상패턴 시뮬레이션 등에 의존한다. 이 분야는 아직도 광범위한 연구 영역이고 새로운 방법과 절차가 정기적으로 되고 있다. 성공적인 손상 감지는 주로 시험 데이터의 질과 양에 좌우된다는 것은 명백한 사실이다.

모든 산업분야에서 발견되지만 실제적으로 이루어지는 응용분야는 다음과 같다.

  • 토목 인프라: 교량, 고속도로 시스템, 건축, 발전소 등
  • 항공기 및 미사일 구조: 헬리콤터, 비행기, 엔진, 모터 케이스등
  • 우주 구조물: 위성, 우주정거장, 재사용 가능한 발사체 등
  • 육상/해양 구조물: 자동차, 기차, 잠수함, 선박 등
  • 기계류: 회전기계류, 로봇 등


구조적 상태 모니터링 및 평가
시험데이터는 구조물의 수명 동안 지속적으로 또는 특정 시간 간격으로 수집할 수 있으며 손상 감지 루틴과 결합할 수 있다. 이 기술은 최근 OMA(Operational Modal Analysis)와 같은 후처리 방법의 가용성 덕분에 대중화 되었다. CMA는 가진이 되는 힘을 몰라도 구조적 진동을 분석할 수 있는 방법으로 시간 데이터에서 직접 고유진동수 및 모드 쉐입을 식별하는 새로운 법을 사용할 있다. 유한요소 해석과 OMA를 결합하면 자동화된 방식으로 실행할 수 있는 강력한 손상 식별 도구로 사용할 수 있으며 이 기술은 구조적 손상 및 고장을 피하기 위하여 교량, 댐, 항공기 및 기타 구조물 및 기계 등에 사용될 수 있다. 일반적인 응용분야는 실시간 진동 모니터링을 통한 지진 후 구조 상태 평가이다.
품질관리
품질관리는 탐지 절차가 대량의 동일한 제품에 적용되는 손상감지 응용 프로그램으로 구조적 모니터링과 마찬가지로 손상의 존재를 식별하는데 중점을 둔다. 수리 비용이 제조비용에 비해서 현저하게 낮은 경우에만 손상의 현지화 및 정량화가 수행된다.
잔여수명 추적
구조 상태 모니터링과 피로 분석을 결합하면 동적 하중하에서 구조물의 잔류수명을 추정 할 수 있습니다.