論文の概要: Damage detection in an uncertain nonlinear beam based on stochastic Volterra series: an experimental application

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.16305v1
• Date: Tue, 10 Sep 2024 17:07:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-27 09:03:58.430308
• Title: Damage detection in an uncertain nonlinear beam based on stochastic Volterra series: an experimental application
• Title（参考訳）: 確率に基づく不確実性非線形ビームの損傷検出 ボルテラ級数:実験的応用
• Authors: Luis Gustavo Gioacon Villani, Samuel da Silva, Americo Cunha Jr, and Michael D. Todd
• Abstract要約: 本研究の目的は、Volterraシリーズのバージョンと新規検出手法を組み合わせて、初期非線形システムの損傷を検出することである。 ボルテラ核の線形および非線形寄与の比較から,ボルト接続(ナッツ緩み)の質量変化に伴う損傷を検出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The damage detection problem becomes a more difficult task when the intrinsically nonlinear behavior of the structures and the natural data variation are considered in the analysis because both phenomena can be confused with damage if linear and deterministic approaches are implemented. Therefore, this work aims the experimental application of a stochastic version of the Volterra series combined with a novelty detection approach to detect damage in an initially nonlinear system taking into account the measured data variation, caused by the presence of uncertainties. The experimental setup is composed by a cantilever beam operating in a nonlinear regime of motion, even in the healthy condition, induced by the presence of a magnet near to the free extremity. The damage associated with mass changes in a bolted connection (nuts loosed) is detected based on the comparison between linear and nonlinear contributions of the stochastic Volterra kernels in the total response, estimated in the reference and damaged conditions. The experimental measurements were performed on different days to add natural variation to the data measured. The results obtained through the stochastic proposed approach are compared with those obtained by the deterministic version of the Volterra series, showing the advantage of the stochastic model use when we consider the experimental data variation with the capability to detect the presence of the damage with statistical confidence. Besides, the nonlinear metric used presented a higher sensitivity to the occurrence of the damage compared with the linear one, justifying the application of a nonlinear metric when the system exhibits intrinsically nonlinear behavior.
• Abstract（参考訳）: 構造体の内在的非線形挙動と自然データ変動を考慮した場合, 両現象が線形および決定論的アプローチを実施すれば, 損傷と混同できるため, 損傷検出問題はより困難な課題となる。 そこで本研究は,不確実性の存在による測定データの変化を考慮した初期非線形システムにおける損傷検出のための新規検出手法を併用した,Volterraシリーズの確率バージョンを実験的に適用することを目的としている。 実験装置は、自由極端に近い磁石の存在によって誘導される健康状態であっても、非線形に運動するカンチレバービームによって構成される。 基準条件および損傷条件で推定した全応答におけるVolterra核の線形および非線形寄与の比較から,ボルト接続(ナッツ緩み)の質量変化に伴う損傷を検出する。 実験は、測定されたデータに自然な変動を加えるために、異なる日に行われた。 確率論的手法を用いて得られた結果とボルテラ級数の決定論的版との比較を行い, 統計的信頼度で損傷の有無を検出できる実験データ変動を考慮した場合の確率的モデル利用の利点を示した。 また, 非線形測定では, 損傷の発生に対する感度が高く, 固有非線形挙動を示す場合の非線形測定値の適用を正当化した。

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