Calibración de modelos estructurales simples en base a ensayos dinámicos orientada a detección de daños

Abstract

Este trabajo presenta un análisis detallado de la calibración de modelos numéricos de estructuras simples de barras en base a ensayos dinámicos siguiendo lineamientos del análisis modal experimental. En primera instancia, se analiza la capacidad de los modelos numéricos para reproducir adecuadamente propiedades dinámicas representadas a través de parámetros modales o de funciones de respuesta en frecuencia. Los defectos de modelación pueden provenir de tomar valores imprecisos de parámetros del sistema o de no representar apropiadamente las condiciones de vínculo, entre otros factores. Por otra parte, los errores experimentales pueden deberse a tomar funciones de transferencia aproximadas para los transductores utilizados durante los ensayos dinámicos. Se ensayan barras simplemente apoyadas y en condición libre-libre usando diferentes sistemas de medición y se analiza la variabilidad de los resultados obtenidos. En una segunda instancia, se estudia la factibilidad de identificar y cuantificar daños en base a variaciones de las propiedades dinámicas, considerando cómo influyen los errores pre-existentes de modelación y experimentales en las estrategias de detección de daños.

This paper presents a detailed analysis of numerical models calibration of a simple beam structure based on dynamic testing according to experimental modal analysis guidelines. The analysis focuses on the possibility of detecting structural damage based on the discrepancy between dynamic properties of numerical and experimental counterparts. In this sense, the numerical models capacity of adequately reproduce the dynamic properties represented by frequency response functions is analyzed. Numerical models are prone to have defects that come from taking imprecise system parameters values or from not adequately represents boundary conditions, inter alia. On the other hand, experimental errors constitute another source of discrepancy that could prevent the detection of low levels of damage, and even produce "false positive" cases in which the damage is erroneously indicated in healthy structures. A simply supported beam is tested using different measurement systems and the variability in the results obtained is analyzed, in order to considering how preexisting modeling and experimental errors influence damage detection strategies.