Optimal sensor placement per il monitoraggio strutturale e identificazione del danno: un algoritmo basato sulla matrice di sensitività

Nell’ambito del monitoraggio strutturale dinamico, assume fondamentale importanza il corretto posizionamento dei sensori per la rilevazione dei parametri dinamici della struttura oggetto di indagine ai fini dell’identificazione di un potenziale danno. In questo ambito, il lavoro di tesi ha come obiettivo la valutazione delle potenzialità di un metodo per l’Optimum Sensor Placement e per l’identificazione del danno strutturale attraverso l’uso diretto di misure incomplete delle forme modali. L’approccio che è stato approfondito si basa sull’Eigenvector Sensitivity Method, secondo il quale una configurazione ottimale per un numero limitato di sensori viene selezionata in funzione della sua capacità di localizzare un danno e del numero dei gradi di libertà della struttura. Il danno è inteso come un degrado delle caratteristiche meccaniche, nello specifico come una riduzione di rigidezza. Infatti, una perturbazione della rigidezza comporta una variazione nella risposta dinamica della struttura. Tale variazione dipenderà dall’entità del danno e dalla sua posizione, per questo motivo si parla di sensitività al danno. L’identificazione del danno viene condotta servendosi di un parametro di correlazione statistico (Multiple Damage Assurance Criterion) che si basa sul confronto delle variazioni modali sperimentali con quelle predette analiticamente. Massimizzando il valore di correlazione è possibile non solo localizzare il danno ma anche quantificarlo in termini percentuali. L’efficacia del metodo è stata testata attraverso delle simulazioni numeriche su due modelli strutturali: una trave reticolare e una trave continua. A tale scopo le procedure di ottimizzazione e localizzazione sono state implementate in due algoritmi. Le analisi hanno permesso di condurre alcune riflessioni sulle potenzialità del metodo. Entrambi gli algoritmi risultano efficaci nella fase di identificazione dei siti di danno attraverso l’utilizzo di forme modali incomplete, ma ottimali.