Mode shapes subtraction and wavelet analysis for damage detection

One of the modal parameters that indicate damage in a structure are mode shapes. They can be used both for detection and localization of damage, since their shape is locally disturbed by the potential damage. Their another advantage, comparing with natural frequencies or damping factors, is fact that they are less sensitive to environmental factors like ambient temperature changes. The problem is that for small damages the changes in shape of mode are difficult to be detected. To improve this detectability authors decided to subtract the mode shapes of the damage structure from analogous mode shape of the structure in reference state. Additionally to even more improve the sensitivity of the method and allow for some automation of damage detection, the wavelet analysis was introduced.

Jednym z parametrów modalnych, które pozwalają na wykrycie uszkodzenia w obiekcie są postacie drgań własnych. Mogą być one stosowane zarówno do wykrywania jak i lokalizacji uszkodzenia, ponieważ są tylko lokalnie zaburzane przez potencjalne uszkodzenie. Ich kolejną przewagą w odniesieniu do częstości drgań własnych czy współczynników tłumienia modalnego jest ich znacznie mniejsza wrażliwość na czynniki środowiskowe takie jak zmiana temperatury otoczenia. Problemem natomiast jest fakt, że dla małych uszkodzeń zmiany są niewielkie i dlatego trudne do wykrycia. Aby poprawić tę wykrywalność autorzy zdecydowali się na odejmowanie postaci drgań własnych układu uszkodzonego od analogicznej postaci układu w stanie referencyjnym. Dodatkowo aby ułatwić interpretację wyników i pozwolić na pewnego rodzaju automatyzację działania metody zastosowano analizę falkową.