Detection of crack growth through strain sensing in marine structures

Μακρής, Παύλος; Makris, Pavlos

dc.contributor.author	Μακρής, Παύλος	el
dc.contributor.author	Makris, Pavlos	en
dc.date.accessioned	2024-02-09T09:42:10Z
dc.date.available	2024-02-09T09:42:10Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58824
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26520
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Bayesian	en
dc.subject	Monte Carlo	en
dc.subject	Sea state	en
dc.subject	Sensor placement	en
dc.subject	Stohastic	en
dc.subject	Πλοίο	el
dc.subject	Μεταλλική κατασκευή	el
dc.subject	Στοχαστικό θαλάσσιο περιβάλλον	el
dc.subject	Κατάσταση θάλασσας	el
dc.subject	Κυματικό φάσμα	el
dc.title	Detection of crack growth through strain sensing in marine structures	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Structural Health Monitoring	en
heal.classification	Fatigue Crack Growth	en
heal.classification	Spectral fatigue analysis	en
heal.classification	Finite Element	en
heal.classification	Διάδοση ρωγμής	el
heal.classification	Ocean Engineering	en
heal.classification	Κόπωση	el
heal.classification	Φασματική ανάλυση	el
heal.classification	Πεπερασμένα στοιχεία	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-06
heal.abstract	Cracks in ship and marine structures develop as early as the construction phase. Typically, these cracks may not immediately compromise the structural integrity of the vessel, but they have the potential to propagate when exposed to the marine environment. Presently, crack assessment primarily relies on the principles of preventive maintenance. However, this thesis is specifically dedicated to investigating fatigue cracks and aims to develop advanced tools that facilitate crack Structural Health Monitoring (SHM), enabling a shift towards predictive maintenance strategies. The first tool developed in this research is an innovative fatigue assessment methodology, which is the principal focus of this thesis. This tool combines spectral analysis and stochastic crack growth models by incorporating a state model, two methods not often combined in the industry. The proposed framework effectively models both the material uncertainties and the randomness in the experienced ocean waves encountered by the ship which is the main contributing factor to fatigue. In order to model all these uncertainties, the proposed method treats several physical parameters as random variables. Each realization of these variables, allows for the construction of a potential crack growth path. The obtained set of stochastic crack paths is further used in order to perform reliability estimations in the entire life cycle. The second tool aims to establish a methodology for formulating a surrogate model for a cracked structural element by employing the finite element method (FEM). The latter gives an accurate representation of the cracked structure, enabling effective and efficient sensor placement strategies, used within crack SHM systems.	en
heal.abstract	Τα πλοία και οι θαλάσσιες κατασκευές γενικότερα εμφανίζουν ρωγμές αρκετά νωρίς στον κύκλο ζωής τους. Αν και αυτές οι ρωγμές δεν αποτελούν άμεση απειλή για την δομική ακεραιότητα της κατασκευής, όταν αλληλοεπιδρούν με το θαλάσσιο περιβάλλον κατά την λειτουργία του πλοίου, μπορούν να διαδοθούν θέτοντας σε κίνδυνο τη δομική ακεραιότητά τους. Ο τρόπος με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι ρωγμές από την ναυτιλία είναι βασισμένος στην πρόληψη της αστοχίας. Η παρούσα διπλωματική, επικεντρώνεται σε ρωγμές λόγω κόπωσης, και στοχεύει να αναπτύξει εργαλεία που θα υποστηρίξουν ένα σύστημα παρακολούθησης της δομικής ακεραιότητας ρηγματωμένων κατασκευαστικών στοιχείων το οποίο πλέον θα στοχεύει στην πρόβλεψη της αστοχίας. Επιγραμματικά, το πρώτο εργαλείο που αναπτύχθηκε είναι μια καινοτόμα τεχνική μελέτης της κόπωσης, η οποία αποτελεί και το κύριο μέρος αυτής της διπλωματικής. Συγκεκριμένα, η τεχνική αυτή συνδιάζει την φασματική ανάλυση με στοχαστικά μοντέλα διάδωσης ρωγμών, μέσα από ένα διακριτοποιημένο στο χρόνο μοντέλο. Λαμβάνει υπόψην τόσο την αβεβαιότητα του υλικού όσο και αυτην που οφείλεται στην κοπωτική φόρτιση η οποία προέρχεται κυρίως από θαλάσσιους κυματισμούς, στοχαστικούς εκ φύσεως. Λόγω αυτών των αβεβαιοτήτων η μέθοδος αντιμετωπίζει ορισμένες από τις παραμέτρους του φυσικού προβλήματος ως τυχαίες μεταβλητές. Για διάφορες πραγματοποιήσεις αυτών, προκύπτει εν τέλει, ένα σύνολο από διαφορετικά σενάρια για την διάδοση της ρωγμής. Περαιτέρω στατιστική ανάλυση αυτών οδηγεί σε πιθανοθεωριτικές εκτιμήσεις για τον κύκλο ζωής της κατασκευής. Το δεύτερο εργαλείο επικεντρώνεται στην δημιουργία μας μεθοδολογίας κατασκευής υποκατάστατων μοντέλων για κατασκευαστικά στοιχεία με ρωγμές χρησιμοποιώντας την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Τα μοντέλα αυτά υποστηρίζουν την διαδικασία επιλογής αρχιτεκτονικής για την τοποθέτηση αισθητηρων στα πλαίσια ενός συστήματος παρακολούθησης δομικής ακεραιότητας ρηγματωμένων κατασκευαστικών στοιχείων.	el
heal.advisorName	Anyfantis, Konstantinos	en
heal.advisorName	Ανυφαντής, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Georgiou, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Zervaki, Anna	en
heal.committeeMemberName	Γεωργίου, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Ζερβάκη, Άννα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	79 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false