Christian GASSER

Parameteridentifikation und Schadensdetektion auf Grundlage der ambienten Schwingungsantwort unter besonderer Berücksichtigung der Methode der Zusatzmassen am Beispiel eines kleinmaßstäblichen Schubrahmens

 

Gegenstand dieser Masterarbeit ist die Identifizierung der Massen- und der Steifigkeitsverteilung einer Struktur mit verschiedenen dynamischen Methoden. Die Grundlagen dafür sind zum einen die mathematische Modellbildung mithilfe von Matlab und zum anderen Experimente an einem kleinmaßstäblichen Schubrahmen mit vier dynamischen Freiheitsgraden.

Zu Beginn wird die Berechnung der Schwingungsantwort eines Mehrfreiheitsgrad-Systems im Zeitbereich und im Frequenzbereich beschrieben und in Matlab implementiert. Darauf folgt die Identifizierung der modalen Parameter (Eigenformen, Eigenfrequenzen, Dämpfungen) mithilfe der Peak-Picking-Methode und des Stochastic-Subspace-Identification-Verfahrens. Die Versuche beschränken sich auf die Anwendung der sogenannten Operational Modal Analysis, d.h., es wird nur die Schwingungsantwort gemessen, nicht aber die Anregung. Ein Großteil der Arbeit ist der Skalierung der Eigenformen mittels der Methode der Zusatzmassen gewidmet. Dabei werden verschiedene Konfigurationen untersucht, um Aussagen zur optimalen Anordnung der Zusatzmassen treffen zu können. Skalierte Eigenformen sind im folgenden Schritt der Strukturidentifikation erforderlich, nämlich bei der Ermittlung der Massenmatrix und der Steifigkeitsmatrix. Die Steifigkeitsmatrix und ihre Inverse, die Nachgiebigkeitsmatrix, werden schließlich im letzten Teil dieser Arbeit benötigt, in welchem der Schubrahmen stufenweise geschädigt wird und Methoden erprobt werden, diese Schäden wahrzunehmen und zu lokalisieren.

 

zurück