질량오판이 주파수영역 SI기법 적용에 미치는 영향

초록

구조해석에 대한 모델의 설정 및 개선과 구조부위에 발생된 손상의 추정분야에 SI 기법이 널리 활용되고 있다. SI 기법은 구조물의 거동을 나타내는 측정응답과 수학적 모델의 해석응답간의 오차를 최소화하는 과정을 통해서 상태정보인 구조변수를 추정한다. 추정되는 변수와 측정응답에 따라 정적 SI기법, 주파수영역 SI기법, 시간영역 SI기법으로 나눌 수 있고, 주파수영역 SI기법은 시간영역에서의 측정자료를 주파수영역으로 변환된 진동수와 모드자료를 사용하여 강성변수와 질량변수를 추정할 수 있다. 그러나, 기존의 주파수영역 SI기법들에서 질량은 기지의 고정값으로 간주되고 응답을 이용한 강성변수만을 추정해왔다.(Hjelmstatd et al, 1990) 경우에 따라 질량은 정확히 가정하기가 용이하지 않고 잘못된 질량정보를 가지고 구조해석을 수행하는 경우가 많다. 고유치문제의 특성상 오판된 질량은 추정되는 강성변수에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 주파수영역에서의 측정모드자료를 사용한 강성변수와 질량변수를 함께 추정하는 SI 알고리즘을 정식화하였다. 수치예제에서는 계측모형을 사용하여 정식화된 알고리즘의 거동을 검증하였다. 또한, 질량추정의 필요성을 검토하기 위해 기존의 방법으로 질량오판이 추정되는 강성변수에 미치는 영향을 분석하고 강성변수와 질량변수를 함께 추정한 결과와 비교하였다. 마지막으로 구조물에 손상과 질량오판을 함께 도입하고 질량오판에 대한 손상추정의 영향을 검토하는 예제를 수행하였다.