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Damage Detection of a large space structure using a model obtained by Modal Coupling

Estratto della Tesi di Camillo Vitale

Estratto dalla tesi: Damage Detection of a large space structure using a model obtained by Modal Coupling
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ABSTRACT 
 
In the first part of the work, the model of a large space structure is created, starting from 
the finite element models of its components. The presented results refer to an experiment 
carried out in 1992 at the Politecnico di Milano, but the same method has been used with 
great success in many other instances in which building the entire full scale model of a 
structure was not feasible. The matter at hand fits into the broader cathegory of 
substructuring, and a brief overview of other methods is also given. Having chosen to 
implement modal coupling through the use of fictitious masses, the numerical version of 
the boundary masses used in the experiments, the technique is explained in detail. Before 
entering the specifics, and the results, it is appropriate to remind that the connection 
between the substructures, or each substructure and the fictitious mass, is always modeled 
as isostatic – this is not the only way. Then, examples are provided in order to give the 
taste of the power of performing modal coupling with this architecture. In this sense, a 
parametric study is carried out on the fictitious mass “shape”, in order to show the 
benefits coming from the use of this device, and on the size of the whole process, 
depending on which the results can differ.  
The second part of the work deals with a problem which is becoming more and more 
important as structures increase in size, and operational times increase: damage detection. 
This can be undertaken resorting to different techniques, lately non-destructive are 
improving the level of performance. Dynamic tests, although, can still be a valuable help, 
and we will concentrate on these. The hypothesis we make is that the damage is located 
in a precise area of the structure, and the algorithm we want to use is a least-squares 
approximation based on two different indicators. The first kind of indicators we use are 
the changes in the natural frequencies values brought about by the damaging of the 
structure, while the second group are the transfer functions values close to the resonances 
that show more evident differences with respect to the ones obtained from the undamaged 
structure. The obtained results highlight the difficulty of the analysis we set out for. First, 
using the model devised in the first part constitutes a problem, in that even if the 
approximation is very accurate, the differences brought about by the damages are not 
always distinctively significant. Second, depending on the parameters we use for damage 
detection, the results can differ quite significantly, because the damage introduced alters 
the particular parameter in a specific way.  
 
Keywords: Substructuring; Modal Coupling; Fictitious Masses; Damage Detection; 
Updating; Least-Squares Approximation; Inverse Eigensensitivities Method; Response 
Function Method.

Estratto dalla tesi:

Damage Detection of a large space structure using a model obtained by Modal Coupling

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Informazioni tesi

  Autore: Camillo Vitale
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2012-13
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Sergio  Ricci
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 119

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Parole chiave

updating
substructuring
modal coupling
fictitious masses
damage detection
least-squares approximation
inverse eigensensitivities method
response function method

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