Improving the performance of model-based damage detection methods through the use of an updated analytical model

The advantages of finite-element model updating in association with a model-based method for structural damage localisation are investigated. An approach designed to identify and locate delamination damages in carbon fibre reinforced polymers is used. The method is based on a correlation between measured damage-induced modal damping variations from an elasto-mechanic structure and the corresponding data from a numerical model in order to derive information on the damage location. Using a numerical model enables to locate damage in a three-dimensional structure from experimental data obtained with only a single response sensor. To acquire sufficiently accurate experimental data a polynomial curve fitting technique is used to extract damping parameters from measured frequency responses. It will be shown that in order to achieve a good localisation precision the numerical model must retain a high degree of accuracy and physical consistency.

ZusammenfassungDie Vorteile der Korrektur von Finite-Elemente Modellen im Zusammenhang mit einem modellbasierten Verfahren zur Lokalisation struktureller Schäden werden untersucht. Zur Schadenserkennung wird ein Ansatz zur Identifikation und Lokalisation von Delaminationsschäden in kohlefaserverstärkten Polymeren benutzt. Das Verfahren basiert auf der Korrelation gemessener schadensinduzierter Dämpfungsänderungen einer elastmechanischen Struktur mit den entsprechenden Daten eines numerischen Modells, aus der sich Informationen auf den Ort des Schadens ableiten lassen. Die Verwendung eines numerischen Modells ermöglicht die Lokalisation eines Schadens in einer dreidimensionalen Struktur aus Meßdaten eines einzigen Sensors. Um eine hinreichende Genauigkeit zu gewährleisten, werden die experimentellen Dämpfungsfaktoren mit Hilfe eines Polynomansatzes aus den gemessenen Frequenzgängen extrahiert. Es zeigt sich, dass für eine exakte Bestimmung des Schadensortes ein genaues, physikalisch korrektes numerisches Modell unerläßlich ist.