Construction of data-driven models for the identification of large-scale damages in stiffened panel geometries

Aravanis, Georgios; Αραβανής, Γεώργιος

dc.contributor.author	Aravanis, Georgios	en
dc.contributor.author	Αραβανής, Γεώργιος	el
dc.date.accessioned	2023-06-09T07:59:34Z
dc.date.available	2023-06-09T07:59:34Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57810
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25507
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Structural health monitoring	en
dc.subject	Hull stiffened panel	en
dc.subject	Uncertainty quantification	en
dc.subject	Surrogate modeling	en
dc.subject	Strain sensing	en
dc.title	Construction of data-driven models for the identification of large-scale damages in stiffened panel geometries	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Structural health monitoring	en
heal.classification	Παρακολούθηση δομικής ακεραιότητας	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-05-17
heal.abstract	In recent years, growing concern for the reliability of ship structures has emerged among stakeholders in the maritime sector. In looking to enable a paradigm shift towards predictive maintenance, the field of Structural Health Monitoring (SHM) has emerged as a viable option. The goal of SHM systems is to infer the existence or level of structural degradation using large amounts of in situ sensor-obtained data. In the present work, the problem of damage diagnosis in stiffened panel geometries is treated. Out-of-plane deflections of the panel’s plate elements are considered as the damage case of interest, while strain response data are employed as the damage-sensitive features. By accounting for different sources of operational variability, two different approaches that rest on a probabilistic foundation are employed for damage detection. In the first, the problem is cast as one of multi-class classification, where the different classes correspond to discrete deflection levels, and a detection theory-based classifier is employed. In the second, the problem is treated as one of probabilistic regression, where the goal is to map strain readings to the probability distribution of the deflection magnitude. Both methods are implemented on a realistic stiffened panel geometry, based on an existing vessel, with all the employed data acquired through a numerical workflow that involves a high-fidelity Finite Element (FE) model and a surrogate model.	en
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί αυξανόμενο ενδιαφέρον για την αξιοπιστία των ναυπηγικών κατασκευών από τα ενδιαφερόμενη μέρη που εμπλέκονται στον ναυτιλια- κό τομέα. Επιδιώκοντας την πυροδότηση μιας μεταβολής παραδείγματος προς την προγνωστική συντήρηση, ο τομέας της Παρακολούθησης Δομικής Ακεραιότητας (ΠΔΑ) κατασκευών έχει αναδειχθεί ως βιώσιμη επιλογή. Ο στόχος των συστημάτων ΠΔΑ είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την ύπαρξη ή το βαθμό δομικής υπο- βάθμισης, χρησιμοποιώντας μεγάλες ποσότητες δεδομένων από επιτόπιους αισθητήρες. Στην παρούσα εργασία, το πρόβλημα της διάγνωσης βλαβών εστιάζεται στις γεωμε- τρίες ενισχυμένων ελασμάτων. Ως βλάβες ενδιαφέροντος θεωρούνται οι βυθίσεις των επιμέρους πλακιδίων του ενισχυμένου ελάσματος, ενώ ως παράμετροι προς εποπτε- ία λαμβάνονται οι αποκρίσεις παραμόρφωσης του συστήματος. Λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές πηγές επιχειρησιακής μεταβλητότητας, δύο διαφορετικές προσεγγίσεις πιθανοθεωρητικής φύσεως χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό βλαβών. Στην πρώτη προσέγγιση, το πρόβλημα ανίχνευσης προσεγγίζεται ως ένα πρόβλημα ταξινόμησης πολλαπλών κλάσεων, όπου οι επιμέρους κλάσεις αντιστοιχούν σε διαφορετικά επίπεδα βυθίσεων, ενώ χρησιμοποείται ένας ταξινομητής βασισμένος στην θεωρία ανίχνευσης. Στην δεύτερη, το πρόβλημα συντάσσεται ως πρόβλημα πιθανοθεωρητικής παλινδρόμη- σης, όπου ο στόχος είναι η αντιστοίχιση των μετρήσεων παραμόρφωσης στις κατανομές πιθανότητας των διαφόρων μέτρων βύθισης. Και οι δύο μέθοδοι εφαρμόζονται σε μια ρεαλιστική γεωμετρία ενισχυμένου ελάσματος, βασισμένη σε ένα υπάρχον πλοίο, με όλα τα δεδομένα να εξάγονται μέσω μιας αριθμητικής ροής εργασιών που περιλαμβάνει ένα μοντέλο Πεπερασμένων Στοιχείων (ΠΣ) υψηλής ακρίβειας και ένα υποκατάστατο μοντέλο.	el
heal.advisorName	Anyfantis, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Tsouvalis, Nicholas	en
heal.committeeMemberName	Vamvatsikos, Dimitris	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false