진동 기반 FE모델 업데이팅을 이용한 트러스 교량의 Scan-to-FEM

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확장요약문

노후 트러스 교량의 상태평가를 위해서는 실제 형상과 구조적 거동을 반영한 해석 모델이 필요하다. 본 연구에서는 UAV 다중 시점 영상과 진동 응답을 연계한 Scan-to-FEM 프레임워크를 제안한다. 제안된 프레임워크는 Fig.1 과 같다. 먼저 NeRF 와 의미론적 분할을 이용하여 구조적 의미가 포함된 포인트 클라우드를 생성하였다. 이로부터 트러스의 조인트 위치, 부재 연결 관계 및 단면 정보를 추출하여 초기 FE 모델을 구축하였다. 다음으로 ERA 를 이용하여 고유진동수와 모드형상을 식별하였다. 축변형률 변화 지수를 기반으로 손상 위치를 탐지하였다. 이후 유전알고리즘을 이용하여 손상 부재의 탄성계수 감소율을 추정하였다. 여섯 가지 단일 및 다중 손상 시나리오에서는 모든 손상 위치를 정확하게 식별하였고, 손상 부재의 탄성계수 추정 평균 오차는 0.051%였다. 제안 기법은 형상 복원, 손상 탐지 및 손상 정량화를 하나의 절차로 연계한다. 이를 통해 트러스 교량의 상태를 반영한 해석 지향 디지털 트윈을 구축할 수 있다.