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  5. Damage location in mechanical structures by multi-objective pattern search
 
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2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Damage location in mechanical structures by multi-objective pattern search

File(s)
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Hauptpublikation
11081_2025_Article_9940.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 4.31 MB
TUDa URI
tuda/13942
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-306239
DOI
10.26083/tuprints-00030623
Autor:innen
Günther, Christian ORCID 0000-0002-1491-4896
Hofmeister, Benedikt
Hübler, Clemens
Jonscher, Clemens
Ragnitz, Jasper
Schubert, Jenny ORCID 0000-0001-5857-4689
Steinbach, Marc C. ORCID 0000-0002-6343-9809
Kurzbeschreibung (Abstract)

We propose a multi-objective global pattern search algorithm for the task of locating and quantifying damage in flexible mechanical structures. This is achieved by identifying eigenfrequencies and eigenmodes from measurements and matching them against the results of a finite element simulation model, which leads to a nonsmooth nonlinear bi-objective parameter estimation problem. A derivative-free optimization algorithm is required since the problem is nonsmooth and also because complex mechanical simulation models are often solved using commercial black-box software. Moreover, the entire set of non-dominated solutions is of interest to practitioners. Most solution approaches published to date are based on meta-heuristics such as genetic algorithms. The proposed multi-objective pattern-search algorithm provides a mathematically well-founded alternative. It features a novel sorting procedure that reduces the complexity in our context. Test runs on two experimental structures with multiple damage scenarios are used to validate the approach. The results demonstrate that the proposed algorithm yields accurate damage locations and requires moderate computational resources. From the engineer’s perspective it represents a promising tool for structural health monitoring.

Freie Schlagworte

Mechanical structures...

Damage location

Parameter identificat...

Multi-objective optim...

Pattern search

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Statik und Konstruktion > Fachgebiet datengetriebene Baudynamik
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Typ des Artikels
Wissenschaftlicher Artikel
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Optimization and Engineering : International Multidisciplinary Journal to Promote Optimization Theory & Applications in Engineering Sciences
Startseite
1365
Endseite
1405
Jahrgang der Zeitschrift
26
Heftnummer der Zeitschrift
2
ISSN
1573-2924
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Dordrecht
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1007/s11081-024-09940-1
PPN
534752152
Zusätzliche Infomationen
Mathematics Subject Classification: 70J10 · 74R99 · 90C26 · 90C29 · 90C59

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