Aplicación de la calibración de modelos de elementos finitos a la detección y localización de daños en vigas
Fecha
2018-06
Autores
Ortega Velaz, Angel Amed
Título de la revista
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Editor
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Facultad de Construcciones. Departamento de Ingeniería Civil
Resumen
Son muchos los métodos y procedimientos desarrollados para la determinación de las condiciones en que se encuentran los sistemas estructurales. En las últimas décadas se ha apreciado un especial interés en el desarrollo de los métodos que utilizan los parámetros dinámicos para llevar a cabo el proceso de identificación de daño, esto se ha visto reflejado en el desarrollo de modernos sistemas de monitoreo estructural.
La presente investigación va dirigida a la detección y localización de daños en vigas, utilizando para ello la calibración de modelos de elementos finitos y aprovechando las posibilidades que ofrece el uso de la OAPI SAP2000 con el MATLAB para llevar a cabo el proceso de optimización utilizando los mínimos cuadrados no lineales, haciendo que el proceso de calibración sea eficiente.
Para ello se modelan las vigas objeto de estudio utilizando el SAP2000, luego se le induce el daño y se extraen las propiedades dinámicas mediante el uso de las funciones de la OAPI. Por último, se calibra el modelo para detectar el daño mediante el análisis del gráfico del factor de índice de daño.
A través del análisis de diferentes casos de estudio, con datos obtenidos a partir de la modelación, se llega a resultados excelentes en cuanto a la identificación, localización y cuantificación del daño. La comparación con otros métodos aplicados en investigaciones anteriores resalta a la calibración de modelos de elementos finitos como el método más eficiente.
There are many methods and procedures developed to determine the conditions in which structural systems are operating. In recent decades there has been a special interest in the development of methods that use dynamic parameters to carry out the damage identification process, this has been reflected in the development of modern structural monitoring systems. The present investigation is intended to the detection and location of damages in beams, using for it the calibration of models of finite elements and taking advantage of the possibilities offered by the use of the OAPI SAP2000 with the MATLAB to carry out the optimization process using the nonlinear least squares, making the calibration process efficient. To do this, the beams under study are modeled using the SAP2000, then the damage is induced and the dynamic properties are extracted through the use of the OAPI functions. Finally, the model is calibrated to detect the damage by analyzing the graph of the damage index factor. Through the analysis of different cases of damage, with modelated data, very good results are obtained in terms of the identification, location and quantification of damage. The comparison with other methods applied in previous years in the UCLV shows Model Updating as the best method.
There are many methods and procedures developed to determine the conditions in which structural systems are operating. In recent decades there has been a special interest in the development of methods that use dynamic parameters to carry out the damage identification process, this has been reflected in the development of modern structural monitoring systems. The present investigation is intended to the detection and location of damages in beams, using for it the calibration of models of finite elements and taking advantage of the possibilities offered by the use of the OAPI SAP2000 with the MATLAB to carry out the optimization process using the nonlinear least squares, making the calibration process efficient. To do this, the beams under study are modeled using the SAP2000, then the damage is induced and the dynamic properties are extracted through the use of the OAPI functions. Finally, the model is calibrated to detect the damage by analyzing the graph of the damage index factor. Through the analysis of different cases of damage, with modelated data, very good results are obtained in terms of the identification, location and quantification of damage. The comparison with other methods applied in previous years in the UCLV shows Model Updating as the best method.
Descripción
Palabras clave
Calibración, Elementos Finitos, Vigas, Detección, Localización, Daños