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Structural Damage Detection based on Aerodynamic Pressure Measurements

Franz, Philip Imanuel und Abdallah, Imad und Duthé, Gregory und Deparday, Julien und Jafarabadi, Ali und Popp, Alexander und Barber, Sarah und Chatzi, Eleni (2025) Structural Damage Detection based on Aerodynamic Pressure Measurements. 3rd IACM Digital Twins in Engineering Conference & 1st ECCOMAS Artificial Intelligence and Computational Methods in Applied Science, DTE & AICOMAS 2025, 2025-02-17 - 2025-02-21, Paris, Frankreich.

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2MB

Kurzfassung

Recent designs of large wind turbine blades have become increasingly flexible, and thus require cost-efficient monitoring solutions. For this purpose, we propose to use aerodynamic pressure measurements obtained with a novel, non-intrusive and economical sensing system, called Aerosense. In this work, we investigate the potential use of aerodynamic pressure measurements around a 2D airfoil for structural damage detection on elastic and aerodynamically loaded structures. Our investigation is based on a series of experiments conducted in an open wind tunnel using a NACA 633418 airfoil. In our setup, the airfoil is mounted on a vertically vibrating cantilever beam. Structural damage in form of a crack is introduced by stepwise sawing the cantilever beam at its support. The aerodynamic pressure distribution on the airfoil is measured with the Aerosense system under numerous varying inflow conditions and structural configurations. We analyze the dynamic behavior of the structural system based on reference acceleration measurements and compare it to finite element simulations. Based on that knowledge, we propose an algorithm using convolutional neural networks to detect damage and assess its severity from the pressure measurement data. The application of this algorithm to our experimentally acquired data demonstrates that aerodynamic pressure measurements on airfoils can serve for damage detection and severity

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215607/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Structural Damage Detection based on Aerodynamic Pressure Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Franz, Philip Imanuelphilip.franz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abdallah, Imadabdallah (at) ibk.baug.ethz.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duthé, Gregoryduthe (at) ibk.baug.ethz.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deparday, Julienjulien.deparday (at) ost.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jafarabadi, Aliali.jafarabadi (at) empa.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Popp, Alexanderalexander.popp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8820-466XNICHT SPEZIFIZIERT
Barber, Sarahsarah.barber (at) ost.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chatzi, Elenichatzi (at) ibk.baug.ethz.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Februar 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:damage detection, structural health monitoring, aerodynamic pressure distribution, convolutional neural networks, wind tunnel study, digital twin
Veranstaltungstitel:3rd IACM Digital Twins in Engineering Conference & 1st ECCOMAS Artificial Intelligence and Computational Methods in Applied Science, DTE & AICOMAS 2025
Veranstaltungsort:Paris, Frankreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:17 Februar 2025
Veranstaltungsende:21 Februar 2025
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen > Simulationsmethoden für Digitale Zwillinge
Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen
Hinterlegt von: Franz, Philip Imanuel
Hinterlegt am:31 Jul 2025 08:54
Letzte Änderung:31 Jul 2025 08:54

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