Alexander TRIBUTSCH

Structural health monitoring of civil structures based on vibration energy considerations (in englischer Sprache verfasst)


In der Dissertation wird die Schwingungsenergieverteilung in der gemessenen Beschleunigungsantwort von Bauwerken untersucht und ein darauf basierender Ansatz zur Schadensidentifikation in zwei Schritten vorgestellt. Der Vorteil des hier präsentierten Ansatzes ist die weitestgehende Vermeidung eines üblicherweise notwendigen mechanischen Modells. Im ersten Schritt – Schadensdetektion: Existiert ein Schaden? – ist keine Kenntnis über modale Parameter erforderlich, da die Schadensdetektion gänzlich auf der Schwingungsenergie der gemessenen Strukturantwort beruht. Als schadenssensitive Kenngröße wird die sogenannte normalisierte kumulative Leistungsspektraldichte (NCPSD) verwendet, deren Abweichungen in einem beliebigen Strukturzustand von jener in einem Referenzzustand anhand des in der Arbeit definierten NCPSD Schadensindexes quantifiziert wird. Temperaturschwankungen und Änderungen der Anregung können berücksichtigt werden. Nur für den zweiten Schritt – Schadenslokalisation: Wo ist der Schaden? – ist die Bestimmung von Eigenformen der Struktur notwendig. Für die Lokalisierung werden zwei Indizes definiert, die auf den Amplituden und Gradienten der Eigenformen beruhen. Der vorgeschlagene zweistufige Schadensidentifikationsalgorithmus wird anhand von mehreren simulierten und drei experimentell untersuchten Strukturen getestet. Der NCPSD Schadensindex zeigt trotz der unbekannten Anregung die meisten der eingeprägten Modifikationen, welche Schäden repräsentieren sollen, auch tatsächlich an. Die automatisierte Anwendbarkeit und die Sensitivität auf kleinere Schäden werden an einem simulierten Langzeitüberwachungsprojekt mit statistischer Auswertung des NCPSD Schadensindex erfolgreich demonstriert. Die definierten Indizes zur Schadenslokalisation werden mehrmals angewendet und erleichtern die Auffindung der Schadensstelle.


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