-
شماره ركورد
28800
-
پديد آورنده
فرشاد محمدزاده
-
عنوان
كاربرد روش گسترش امواج لمب شبيه سازي شده و يادگيري ماشين در تشخيص عيوب كامپوزيتهاي لايه اي پليمري
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
-
سال تحصيل
1399
-
تاريخ دفاع
1402/6/28
-
استاد راهنما
محمودمهرداد شكريه
-
استاد مشاور
سياوش كاظمي راد
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
-
چكيده
روش گسترش امواج هدايتشونده لمب بهعنوان يك سنجه پركاربرد غيرمخرب در حوزه پايش سلامت سازه هاي كامپوزيتي در صنايعي نظير هوافضا، عمران و نفت و گاز، توجه بسياري از محققان را به خود جلب كرده است. سازههاي كامپوزيتي لايهاي پايه پليمري به دلايلي نظير نسبت استحكام به وزن بالا، مقاومت خوب نسبت به خوردگي و انعطاف در طراحي مورد استقبال قرار گرفتهاند. باتوجهبه دير هويدا شدن علائم بحراني و پيشرفت سريع مكانيزمهاي آسيب، پايش بهينه سلامت اين سازهها اهميت بسياري دارد. در اين پژوهش، روش گسترش امواج لمب براي تشخيص آسيب تورق در يك كامپوزيت لايهاي از جنس شيشه اپوكسي با لايه چيني [0_2/90_6 ]_s مورد بررسي قرار گرفته است. با ايجاد يك آزمايشگاه مجازي گسترش امواج متشكل از سه مرحله پيشپردازش، پردازش و پس پردازش، مطالعه بر روي نمونه هاي كامپوزيتي سالم و داراي آسيب تورق انجام شده است. در مرحله پيشپردازش، با داشتن برخي پارامترها نظير خواص مادي كامپوزيت و محاسبه و انتخاب ساير پارامترهاي وابسته مانند نمودار هاي پراكندگي به روش شبه تحليلي اجزاي محدود، بستر مسئله براي مرحله پردازش محيا شده است. در مرحله پردازش، با استفاده از كد پايتون توسعه يافته در نرم افزار اجزاي محدود آباكوس، گسترش و دريافت امواج لمب در مدل هاي دو و سه بعدي داراي آسيب هاي تورق با مكان ميان لايه اي و اندازه مختلف انجام شده است. با انجام حدود 7000 شبيه سازي اجزاي محدود دو و سه بعدي منحصربهفرد، مجموعه داده اي از تصاوير حاصل از پردازش سيگنال هاي دريافتي به روش تبديل فوريه سريع دو بعدي به عنوان خروجي بخش پردازش به دست آمده است. در بخش پس پردازش، اين مجموعه داده توسط مدل يادگيري عميق مشتمل بر شبكه هاي عصبي پيچشي و مدل هاي يادگيري انتقالي ازپيش آموخته معروف مانند VGG16، ResNet50 و MobileNet، در دسته بندي هاي مختلف موردتحليل قرارگرفته است. با ارزيابي خروجي مرحله پس پردازش، براي تشخيص سالم يا داراي آسيب تورق بودن كامپوزيت، دقتي 98 درصدي حاصل شده است. در ادامه، مكان ميان لايه اي تورق، با دقت 90 درصدي تشخيص داده شده است. در تشخيص اندازه آسيب تورق نيز دقتي 90 درصدي به دست آمده است. نتايج به دست آمده توانايي روش گسترش امواج لمب و يادگيري ماشين براي تشخيص آسيب تورق در سازه هاي كامپوزيتي را نشان مي دهد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/07/12
-
عنوان به انگليسي
Application of Simulated Lamb Wave Propagation and Machine Learning in Damage Detection of Polymeric Laminated Composites
-
تاريخ بهره برداري
9/18/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرشاد محمدزاده
-
چكيده به لاتين
The propagation of guided Lamb waves has attracted significant attention from researchers in the past few decades as a highly useful non-destructive evaluation technique in industries such as aerospace, civil engineering, and oil and gas. Polymeric laminated composite structures based on polymer matrices have gained popularity and competed with metal structures in these industries due to their high strength-to-weight ratio, good resistance to certain environmental conditions, and cost-effectiveness in production. Despite their mentioned advantages, the difficulities in the identification of critical damages such as delaminations and the rapid progression of internal damages have made structural health monitoring of these structures imperative prior to their ultimate failure.
In this study, the guided Lamb wave propagation method was investigated for detecting delamination damage in a laminated composite structure made of glass epoxy with 〖[0_2/90_6 ]〗_s layup. A virtual laboratory was established for conducting all simulations, including preprocessing, processing, and post-processing stages on both pristine and delaminated composite samples. In the preprocessing stage, dispersion curves were obtained using a semi-analytical finite element method based on the material properties of the composite. The preprocessing data will be used to validate the results of the post-processing and select the appropriate processing parameters.
In the processing stage, with the aid of a Python code developed in the finite element software Abaqus, the guided Lamb wave propagation with the zeroth anti-symmetric mode was implemented in the structure with delamination placed at the interfaces between the layers and with different delamination sizes. Approximatly, 7000 unique simulations were performed. The received waves from embedded sensors in each configuration were transformed into frequency-wavenumber images using a two-dimensional fast Fourier transform. These images were then analyzed by a deep learning image classifier in three classification tasks.
By evaluating the trained model, an accuracy of 98% was achieved for discriminating between healthy and delaminated composite samples. Another classifier accurately determined the location of the delamination within the thickness of structure with an accuracy of 90%. Furthermore, the accuracy of 90% was acheived in detecting the size of the delamination. These results indicate the capability of this model for structural health monitoring of composite structures especially in detection of delamination.
-
كليدواژه هاي فارسي
پايش سلامت سازه , گسترش امواج لمب شبيهسازيشده , كامپوزيتهاي پايه پليمري , روش اجزاي محدود , يادگيري عميق
-
كليدواژه هاي لاتين
Structural health monitoring , Simulated Guided Lamb waves , Polymeric composites , Finite element method , Deep learning
-
Author
Farshad Mohammadzadeh
-
SuperVisor
Mahmood Mehrdad Shokrieh
-
لينک به اين مدرک :