가속도와 임피던스를 이용한 볼트 접합부 결함탐지기법

Fault Detection Method of Bolt-joint Using Acceleration and Impedance

다양한 구조물에 사용되는 볼트 접합부의 손상을 상시 모니터링 함으로써 구조적 안전성을 확보할 필요가 있다. 본 연구는볼트 접합부 건전성 모니터링의 신뢰성 제고를 위하여, 구조물의 전역적 상태를 평가할 수 있는 가속도 기반 전역적 모니터링기법과 미소손상 추정이 가능한 임피던스 기반 국부적 모니터링 기법을 병행하기 위한 실험연구이다. 고력볼트 접합부가포함된 실험체에 대하여, 볼트의 조임력을 단계적으로 감소시키며 가속도 및 임피던스 기반 손상실험을 수행한다. 전역적모니터링을 위하여, 가속도 계측을 통하여 구한 모드특성 및 신경망기법을 이용하여 볼트 이완에 의한 접합부 손상을 평가한다. 국부적 모니터링을 위하여, 동일한 볼트 이완 상태에 대한 임피던스 신호를 측정하여 접합부의 상태를 평가한다. 가속도기반 기법을 적용한 결과, 일정 정도 이상 볼트 이완의 정도가 진행되면 합리적인 손상위치 추정이 가능하였으며, 볼트이완의 정도가 커질수록 손상지수도 증가하는 추세임을 알 수 있었다. 한편, 임피던스 기반 기법을 적용한 결과, 미소손상을손상지수를 통하여 확실히 식별할 수 있었으며, 볼트 이완의 정도가 심해질수록 손상지수가 증가함을 알 수 있었다. 즉, 2가지 기법을 병행한다면 보다 신뢰성 있는 모니터링이 가능할 것으로 판단된다.

It is necessary to ensure the structural safety of various structures by on-line monitoring of the damages of their bolt-joints. This is an experimental study for the reliable health monitoring of bolt-joints using both acceleration-based global monitoring technique for assessing the global condition of the structure and impedance-based local monitoring technique for small damage estimation. Acceleration and impedance-based damage tests were performed for a specimen composed of bolt-joints. The tightening torque of the bolts was loosened gradually. For global monitoring, the joint damage due to bolt looseness is evaluated by using the modal characteristic and neural network technique obtained from measured acceleration. For local monitoring, the condition of the joint is estimated by measuring the impedance signal for the same bolt loosened state. As a result of applying the acceleration-based technique, it has been found that a damage location can be estimated if the bolt looseness progresses to more than a certain degree, while the damage index increases with the increase in bolt looseness. Further, as a result of applying the impedance-based method, the small damage can be clearly identified by using the damage index. The damage index increases as the degree of bolt looseness increases. The combination of the two techniques may lead to more reliable monitoring.