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Structural Damage DEtection using Empirical Mode Decomposition: Experimental investigation / Xu, Y. L. in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°11 (Novembre 2004) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°11 (Novembre 2004) . - 1279-1288 p. Titre : Structural Damage DEtection using Empirical Mode Decomposition: Experimental investigation Titre original : Détection Structurale de Dommages en Utilisant Mode de Décomposition Empirique : Recherche Expérimentale Type de document : texte imprimé Auteurs : Xu, Y. L., Auteur ; Chen, J., Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique Article en page(s) : 1279-1288 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Vibration  Damage  assesssment  Data  analysis  Decomposition  Structural  safety  Stiffness  Evaluation  de  dommages  Analyse  de  données  Sûreté  structurale  Rigidité Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents an experimental investigation on the applicability of the empirical mode decomposition (EMD) for identifying structural damage caused by a sudden change of structural stiffness. A three-story shear building model was constructed and installed on a shaking table with two springs horizontally connected to the first floor of the building to provide additional structural stiffness. Structural damage was simulated by suddenly releasing two pretensioned springs either simultaneously or successively. Various damage severities were produced using springs of different stiffness. A series of free vibration, random vibration, and earthquake simulation tests were performed on the building with sudden stiffness changes. Dynamic responses including floor accelerations and displacements, column strains, and spring releasing time instants were measured. The EMD was then applied to measured time histories to identify damage time instant and damage location for various test cases. The comparison of identified results with measured ones showed that damage time instants could be accurately detected in terms of damage spikes extracted directly from the measurement data by EMD. The damage location could be determined by the spatial distribution of the spikes along the building. The influence of damage severity, sampling frequency, and measured quantities on the performance of EMD for damage detection was also discussed. Cet article présente une recherche expérimentale sur l'applicabilité de la décomposition empirique de mode (EMD) pour identifier des dommages structuraux provoqués par un changement soudain de rigidité structurale. Un modèle de bâtiment de cisaillement de trois histoires a été construit et installé sur une table de secousse avec deux ressorts horizontalement reliés au premier étage du bâtiment pour fournir la rigidité structurale additionnelle. Des dommages structuraux ont été simulés en libérant soudainement deux ressorts prétendus simultanément ou successivement. De divers severities de dommages ont été produits à l'aide des ressorts de rigidité différente. Une série de vibration libre, de vibration aléatoire, et d'essais de simulation de tremblement de terre a été effectuée sur le bâtiment avec les changements soudains de rigidité. Des réponses dynamiques comprenant des accélérations et des déplacements de plancher, des contraintes de colonne, et ressort libérant des instants de temps ont été mesurées. L'EMD a été alors appliqué aux histoires mesurées de temps pour identifier l'instant de temps de dommages et l'endroit de dommages pour différents cas d'espèce. La comparaison des résultats identifiés avec mesuré a prouvé que des instants de temps de dommages pourraient être exactement détectés en termes de transitoires de dommages extraites directement à partir des données de mesure par EMD. L'endroit de dommages a pu être déterminé par la distribution spatiale des transitoires le long du bâtiment. L'influence de la sévérité de dommages, de la fréquence de prélèvement, et des quantités mesurées sur l'exécution d'EMD pour la détection de dommages a été également discutée. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : ceylxu@polyu.edu.hk [article] Structural Damage DEtection using Empirical Mode Decomposition: Experimental investigation = Détection Structurale de Dommages en Utilisant Mode de Décomposition Empirique : Recherche Expérimentale [texte imprimé] / Xu, Y. L., Auteur ; Chen, J., Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique . - 1279-1288 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°11 (Novembre 2004) . - 1279-1288 p. Mots-clés : Vibration  Damage  assesssment  Data  analysis  Decomposition  Structural  safety  Stiffness  Evaluation  de  dommages  Analyse  de  données  Sûreté  structurale  Rigidité Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents an experimental investigation on the applicability of the empirical mode decomposition (EMD) for identifying structural damage caused by a sudden change of structural stiffness. A three-story shear building model was constructed and installed on a shaking table with two springs horizontally connected to the first floor of the building to provide additional structural stiffness. Structural damage was simulated by suddenly releasing two pretensioned springs either simultaneously or successively. Various damage severities were produced using springs of different stiffness. A series of free vibration, random vibration, and earthquake simulation tests were performed on the building with sudden stiffness changes. Dynamic responses including floor accelerations and displacements, column strains, and spring releasing time instants were measured. The EMD was then applied to measured time histories to identify damage time instant and damage location for various test cases. The comparison of identified results with measured ones showed that damage time instants could be accurately detected in terms of damage spikes extracted directly from the measurement data by EMD. The damage location could be determined by the spatial distribution of the spikes along the building. The influence of damage severity, sampling frequency, and measured quantities on the performance of EMD for damage detection was also discussed. Cet article présente une recherche expérimentale sur l'applicabilité de la décomposition empirique de mode (EMD) pour identifier des dommages structuraux provoqués par un changement soudain de rigidité structurale. Un modèle de bâtiment de cisaillement de trois histoires a été construit et installé sur une table de secousse avec deux ressorts horizontalement reliés au premier étage du bâtiment pour fournir la rigidité structurale additionnelle. Des dommages structuraux ont été simulés en libérant soudainement deux ressorts prétendus simultanément ou successivement. De divers severities de dommages ont été produits à l'aide des ressorts de rigidité différente. Une série de vibration libre, de vibration aléatoire, et d'essais de simulation de tremblement de terre a été effectuée sur le bâtiment avec les changements soudains de rigidité. Des réponses dynamiques comprenant des accélérations et des déplacements de plancher, des contraintes de colonne, et ressort libérant des instants de temps ont été mesurées. L'EMD a été alors appliqué aux histoires mesurées de temps pour identifier l'instant de temps de dommages et l'endroit de dommages pour différents cas d'espèce. La comparaison des résultats identifiés avec mesuré a prouvé que des instants de temps de dommages pourraient être exactement détectés en termes de transitoires de dommages extraites directement à partir des données de mesure par EMD. L'endroit de dommages a pu être déterminé par la distribution spatiale des transitoires le long du bâtiment. L'influence de la sévérité de dommages, de la fréquence de prélèvement, et des quantités mesurées sur l'exécution d'EMD pour la détection de dommages a été également discutée. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : ceylxu@polyu.edu.hk