TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Weisbrich, S. A1 - Neitzel, F. T1 - Inverse finite element adjustment of material parameters from integrated analysis of displacement field measurement N2 - The integration of finite element method (FEM) into the least-squares adjustment presented in [1] is further extended for a joint evaluation of an elastostatic model and displacement field measurement. For linear solids which obey the HOOKE's law, the material parameters determination from measurements is being examined. In many literature, see for example [2], parameters are iteratively tuned until the computed FEM results are in accordance with the measurements. In contrast to these debatable approaches, we follow a rigorous and direct method. The “classical” FEM procedure starts with known material constants and ends up with computed fields such as dis-placement or temperature field. We present a method to invert the FEM procedure using the most general least-squares adjustment – the GAUSS-HELMERT Model (GHM). From given fields, the material parameters are directly calculated. T2 - 32nd Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Stary Smokovec, Slovakia DA - 22.09.2015 PY - 2015 AN - OPUS4-34369 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh T1 - Inverse finite element adjustment of material parameters from integrated analysis of displacement field measurement N2 - The integration of finite element method (FEM) into the least-squares adjustment presented in is further extended for a joint evaluation of an elastostatic model and displacement field measurement. For linear solids which obey the Hooke's law, the material parameters determination from measurements is being examined. T2 - 32nd Danubia-Adria Symposium on advances in experimental mechanics CY - Starý Smokovec, Slovakia DA - 22.09.2016 KW - Integrated analysis KW - Inverse problem KW - Finite element method KW - Least-squares adjustment KW - Model and measurement based analysis PY - 2015 AN - OPUS4-35648 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neitzel, F. A1 - Weisbrich, S. A1 - Wu, Cheng-Chieh ED - Wieser, A. T1 - Integration der Finite-Elemente-Methode in die Ausgleichsrechnung zur Parameteridentifikation N2 - Die Strukturüberwachung von Ingenieurbauwerken beruht heutzutage auf einer Auswertung räumlich und zeitlich verteilter hybrider Messungen, die z. B. mittels Tachymeter, Neigungssensoren, faseroptischen Sensoren (FOS), Dehnmessstreifen (DMS), GPS etc. erfasst werden. Für eine gemeinsame Auswertung müssen neue Methoden adaptiert werden, da diese, wie Lienhart (2012) aufzeigt, nur unter Verwendung eines mechanischen ‘Bauwerkmodells erfolgen kann. In vielen Ingenieurwissenschaften, wie z. B. dem Bauingenieurwesen, findet die Modellierung physikalisch-mechanischer Eigenschaften von Strukturen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) statt. Die Verifizierung eines derartigen Modells erfolgt vorwiegend lediglich durch stellenweise Messung von z. B. Durchbiegungen und einer anschließenden Gegenüberstellung mit den berechneten Modellwerten. Dies ist meist der Tatsache geschuldet, dass für die FE-Modellierung in der Regel kommerzielle Programme verwendet werden, und somit auf viele Teilprozesse des Auswertealgorithmus nicht zugegriffen werden kann. Aus diesem Grund erfolgt in vielen akademischen Fragestellungen die FE-’Modellierung mit Open-Source-Software, wie z. B. FEniCS (2013) oder OpenSees (2013), wodurch auch eine kombinierte Auswertung von Messungen und Modell nach der Methode 'der kleinsten Quadrate ermöglicht wird. In diesem Beitrag wird eine messungs- und modellbasierte Strukturanalyse (MeMoS) durch (die Integration der Finite-Elemente-Methode in die Ausgleichungsrechnung am Beispiel eines Vier-Punkt-Biegeversuchs vorgestellt. In numerischen Untersuchungen wird gezeigt, wie diese integrierte Analyse für eine Parameteridentifikation angewendet werden kann. Für diese Untersuchungen wird ein Finite-Elemente-Modell mit bekannten Randbedingungen und Materialeigenschaften aufgestellt. Die Durchbiegungen, die als Beobachtungen in die Ausgleichung eingehen, werden mithilfe von Simulationsrechnungen erzeugt; der zu fidentifizierende Parameter ist der Elastizitätsmodul eines Balkens. Es wird untersucht, mit welcher Genauigkeit Durchbiegungsmessungen durchgeführt werden müssen und an welcher Stelle des Bauwerks diese Messungen erfolgen sollen, um den Elastizitätsmodul möglichst genau zu bestimmen. Des Weiteren wird der Einfluss der Anzahl der Messstellen auf den zu identifizierenden Parameter untersucht. T2 - 17. Internationaler Ingenieurvermessungskurs CY - Zurich, Switzerland DA - 14.01.2014 KW - Deformationsmessung KW - Finite-Elemente-Methode KW - Ausgleichsrechnung KW - Integrierte Analyse KW - Strukturanalyse KW - Parameteridentifikation PY - 2014 SN - 978-3-87907-535-5 VL - 14 SP - 301 EP - 310 PB - Wichmann AN - OPUS4-30174 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, T. A1 - Weisbrich, S. A1 - Euteneuer, F. A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Neitzel, F. T1 - Neue Möglichkeiten in der Bauwerksüberwachung durch integrierte Analyse von Sensormessungen und 3D-Bauwerksmodell N2 - Die Verwendung offener Standards bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, gerade im Bereich des Datenaustausches, Datenlagerung, aber auch der Interoperabilität. GML und CityGML sind hervorragende Beispiele für die Beschreibung von Realweltobjekten mittels eines offenen Standards wohingegen SensorML dazu dient, Messungen, Sensoren und Messplattformen zu beschreiben. Die Verwendung solcher Standards eröffnet dem Nutzer nicht nur die Möglichkeiten der Verwendung einer gemeinsamen standardisierten Sprache, sondern auch die Nutzung von offenen Servicestandards, wie Web Feature Service (WFS), Web Map Service (WMS) oder von Sensor Observation Services (SOS). Die Kombination von Geodaten- und Sensorstandards in einer Dienste- und Servicearchitektur geht über bisherige am Markt existierende Lösungen hinaus und schafft eine neuartige Plattform für die Bauwerksüberwachung, die weit mehr als ein simples Datenhaltungsmodell darstellt. Die in diesem Beitrag vorgestellte Plattform ermöglicht eine direkte Integration von Sensordaten sowie deren Bereitstellung durch eine offene Standardsprache. Dabei sind alle Zwischenschritte jederzeit über eine offene Diensteschnittstelle adressierbar und können so verschiedenen Akteuren zur Verfügung gestellt werden. Das große Potential und der Mehrwert eines derartigen Informationssystems liegt vor allem in der permanenten Verfüg-barkeit von Mess- und Objektdaten und einer damit verbundenen integrierten Analyse der Sensormessdaten in Kombination mit einem Finite-Elemente-Modell (FEM), basierend auf den Objektdaten. Die automatische Ableitung eines FE-Modells aus dem 3D-Bauwerks-modell, die Visualisierung der FEM-Simulationsergebnisse anhand des Bauwerksmodells, die Bereitstellung von Messrohdaten und Sensorinformationen zu jedem Messzeitpunkt machen die Plattform zu einem universell einsetzbaren Werkzeug im Bereich der Bauwerksüberwachung. In diesem Beitrag werden die einzelnen Bausteine, die verwendeten Standards und die Interaktion der einzelnen Komponenten zu einem Gesamtsystem vorgestellt. T2 - 34. Wissenschaftlich-technische Jahrestagung der DGPF CY - Hamburg, Germany DA - 26.03.2014 KW - 3D-Geoinformation KW - CityGML KW - Finite-Elemente-Methode PY - 2014 VL - 23 SP - Paper 254, 1 EP - 10 AN - OPUS4-30619 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Völker, Daniel A1 - Weisbrich, S. A1 - Neitzel, F. ED - Holl, H. T1 - The Finite Volume Method in point of view of Finite Element Method N2 - The best-known discretization methods for solving engineering problems formulated as partial differential equations are finite difference method (FDM), finite element method (FEM) and finite volume method (FVM). While the finite volume method is used in fluid mechanics, the finite element method is predominant in solid state mechanics. At first glance, FVM and FEM are two highly specialized methods. However, both methods can solve problems of both solid mechanics and fluid mechanics well. Since experimental mechanics deals not only with solid state physics but also with fluid mechanics problems, we want to understand FVM in the sense of FEM in this work. In the long term, we want to use the variational calculus to unify many important numerical methods in engineering science into a common framework. In this way, we expect that experiences can be better exchanged between different engineering sciences and thus innovations in the field of experimental mechanics can be advanced. But in this work, we limit ourselves to the understanding of the FVM with the help of the variational calculus already known in FEM. We use a simple 1D Poisson equation to clarify the point. First, we briefly summarize the FVM and FEM. Then we will deal with the actual topic of this paper, as we establish the FEM and the FVM on a common basis by variation formulation. It is shown here that the FVM can be understood in terms of the finite element method with the so-called Galerkin-Petrov approach. T2 - 37th Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Linz, Österreich DA - 21.09.2021 KW - Finite element method KW - Finite volume method KW - Variational calculation KW - Simulation KW - Computational physics PY - 2021 SN - 978-3-9504997-0-4 SP - 12 EP - 13 AN - OPUS4-53422 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh T1 - The Finite Volume Method in point of view of Finite Element Method N2 - The best-known discretization methods for solving engineering problems formulated as partial differential equations are finite difference method (FDM), finite element method (FEM) and finite volume method (FVM). While the finite volume method is used in fluid mechanics, the finite element method is predominant in solid state mechanics. At first glance, FVM and FEM are two highly specialized methods. However, both methods can solve problems of both solid mechanics and fluid mechanics well. Since experimental mechanics deals not only with solid state physics but also with fluid mechanics problems, we want to understand FVM in the sense of FEM in this work. In the long term, we want to use the variational calculus to unify many important numerical methods in engineering science into a common framework. In this way, we expect that experiences can be better exchanged between different engineering sciences and thus innovations in the field of experimental mechanics can be advanced. But in this work, we limit ourselves to the understanding of the FVM with the help of the variational calculus already known in FEM. We use a simple 1D Poisson equation to clarify the point. First, we briefly summarize the FVM and FEM. Then we will deal with the actual topic of this paper, as we establish the FEM and the FVM on a common basis by variation formulation. It is shown here that the FVM can be understood in terms of the finite element method with the so-called Galerkin-Petrov approach. T2 - 37th Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Linz, Austria DA - 21.09.2021 KW - Finite volume method KW - Finite element method KW - Variational calculation KW - Simulation KW - Computational physics PY - 2021 AN - OPUS4-53424 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh T1 - A small-scale test bridge for measurement- and model-based structural analysis N2 - To examine the capability to detect and localise damage using the Measurement- and Model-based Structural Analysis (MeMoS), a small-scale truss bridge (1520 mm × 720 mm × 720 mm) made of aluminium profiles is built as a test specimen for this purpose. The truss frame of the test bridge is made of aluminium profiles with a sophisticated design of the cross-sectional area. In comparison, with solid profiles, only a fraction of the material is needed to produce the profiles, while their bending resistance decreases slightly. The profiles are built into a truss frame by connecting them by means of fastening sets made of steel. The bridge model is mounted on four steel bearings which each of them consist of a cylinder arranged between two plates. Fixed bearings are made by holding onto one end of the bridge. The bridge is subjected by an external load by placing a heavy object beneath it. At the same time, measurements can be conducted below the bridge. Therefore, the bridge specimen is elevated by attaching it on a pedestal with four columns. Damages can be induced by loosening the fastening pieces. T2 - 35th Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Sinaia, Romania DA - 25.09.2018 KW - Adjustment calculation KW - Finite element method KW - Damage detection and localisation KW - Structural analysis KW - Photogrammetry PY - 2018 AN - OPUS4-46113 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Kadoke, Daniel A1 - Fischer, Michael A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Weisbrich, S. A1 - Neitzel, F. ED - Pastramă, Ştefan Dan ED - Constantinescu, Dan Mihai T1 - A small-scale test bridge for measurement- and model-based structural analysis N2 - To examine the capability to detect and localise damage using the Measurement- and Model-based Structural Analysis (MeMoS), a small-scale truss bridge (1520 mm × 720 mm × 720 mm) made of aluminium profiles is built as a test specimen for this purpose. The truss frame of the test bridge is made of aluminium profiles with a sophisticated design of the cross-sectional area. In comparison, with solid profiles, only a fraction of the material is needed to produce the profiles, while their bending resistance decreases slightly. The profiles are built into a truss frame by connecting them by means of fastening sets made of steel. The bridge model is mounted on four steel bearings which each of them consist of a cylinder arranged between two plates. Fixed bearings are made by holding onto one end of the bridge. The bridge is subjected by an external load by placing a heavy object beneath it. At the same time, measurements can be conducted below the bridge. Therefore, the bridge specimen is elevated by attaching it on a pedestal with four columns. Damages can be induced by loosening the fastening pieces. T2 - 35th Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Sinaia, Romania DA - 25.09.2018 KW - Adjustment calculation KW - Finite element method KW - Damage detection and localisation KW - Structural analysis KW - Photogrammetry PY - 2018 SN - 978-606-23-0874-2 SP - 23 EP - 24 PB - PRINTECH CY - Bukarest AN - OPUS4-46116 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh T1 - Integrated structural analysis of hybrid measurement and finite element method for damage detection within a slender beam T2 - 31st Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Kempten, Germany DA - 2014-09-24 PY - 2014 AN - OPUS4-32044 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Cheng-Chieh T1 - Advances in Structural Monitoring by an Integrated Analysis of Sensor Measurements and 3D Building Model T2 - 9th International 3DGeoInfo 2014 CY - Dubai, United Arab Emirates DA - 2014-11-11 PY - 2014 AN - OPUS4-32045 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -