Crack growth diagnosis and prognosis in marine plates utilizing strain sensing and a Bayesian approach

Vlachos, Christos; Βλάχος, Χρήστος

dc.contributor.author	Vlachos, Christos	en
dc.contributor.author	Βλάχος, Χρήστος	el
dc.date.accessioned	2025-01-31T08:38:13Z
dc.date.available	2025-01-31T08:38:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61005
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28701
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Crack growth	en
dc.subject	Bayesian analysis	en
dc.subject	SHM	en
dc.title	Crack growth diagnosis and prognosis in marine plates utilizing strain sensing and a Bayesian approach	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Structural Health Monitoring	en
heal.classification	Bayesian Statistics	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-10
heal.abstract	Η δημιουργία και διάδοση των ρωγμών λόγω κυκλικής φόρτισης, είναι ένας από τους κύριους λόγους που η κατασκευαστική ακεραιότητα των θαλάσσιων κατασκευών βρίσκεται σε κίνδυνο. Οι ρωγμές μπορούν να σχηματιστούν κατά την παραγωγική διαδικασία ή λόγω διάβρωσης, κόπωσης και φόρτισης του πλοίου κατά τη λειτουργία. Έχουν την τάση να διαδίδονται εξαιτίας της κυκλικής φόρτισης στην οποία υπόκειται η γάστρα του πλοίου λόγω των κυματισμών. Συνεπώς, η διάγνωση και η πρόγνωση της διάδοσης των ρωγμών είναι σημαντική για τη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας του πλοίου. Η παρούσα διπλωματική εργασία, επικεντρώνεται στην ανάπτυξη μίας μεθόδου με σκοπό την υποστήριξη ενός συστήματος Παρακολούθησης Δομικής Ακεραιότητας (ΠΔΑ) για την θεωρητική και υπολογιστική αξιολόγηση του ζητήματος, με έμφαση στη μελλοντική πειραματική επικύρωση του συστήματος. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία, σχεδιάστηκε ένα σύστημα ΠΔΑ για την πρόβλεψη του μήκους ρωγμής μέσω της αξιοποίησης δεδομένων απόκρισης από αισθητήρες παραμόρφωσης. Η γεωμετρία, συμπαγούς δοκιμίου εφελκυσμού (Compact Tension - CT), χρησιμοποιείται, σύμφωνα με τα πρότυπα και τις κατευθυντήριες οδηγίες του ASTM. Η συμμόρφωση με τα πρότυπα διασφαλίζει την ακρίβεια της αριθμητικής μεθόδου και θέτει τις βάσεις για πιθανή εφαρμογή σε μελλοντικές εργαστηριακές δοκιμές. Ένα μοντέλο Πεπερασμένων Στοιχείων (ΠΣ) αναπτύχθηκε για τη μοντελοποίηση του δοκιμίου και τη δημιουργία πλέγματος αισθητήρων, με απώτερο σκοπό την διερεύνηση της παραμορφωσιακής απόκρισης. Το δεύτερο μέρος της διπλωματικής εργασίας, περιλαμβάνει τη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων απόκρισης από εικονικούς αισθητήρες, χρησιμοποιώντας Μπεϋζιανή συμπερασματολογία για την επίλυση του αντίστροφου προβλήματος. Στόχος είναι ο προσδιορισμός της ποσότητας ενδιαφέροντος, δηλαδή του μήκους της ρωγμής, καθ’ όλη τη διάρκεια της ελαστικής διάδοσής της, διασφαλίζοντας ότι οι προβλέψεις παραμένουν εντός του προκαθορισμένου αποδεκτού ορίου ακρίβειας.	el
heal.abstract	Crack growth due to cyclic loading is one of the main reasons that the integrity of marine structures is at risk. Microcracks, which may form during production or due to corrosion, fatigue and operational loading, tend to propagate to macrocracks because of the exposure in marine harsh environment. Therefore, monitoring and forecasting crack growth is crucial for maintaining structural health. In this thesis, principles of Structural Health Monitoring (SHM) will be employed to theoretically and numerically assess the issue at hand, with a focus on future experimental validation. In this direction, a SHM system is designed to predict crack length by utilizing data from strain sensors. The geometry of compact tension (CT) specimen is utilized, following ASTM standards, to ensure the numerical method aligns with the established guidelines. This compliance is crucial for validating the accuracy of application in future laboratory testing. A finite element (FE) model was developed for modeling CT and to create a sensors grid that produces strain values. The second part of the thesis involves the statistical processing of the sensors data within a Bayesian framework to solve the inverse problem. The objective is to infer the quantity of interest (QoI), the crack length, throughout the elastic range of crack propagation, ensuring predictions remain within a predefined threshold of acceptance.	en
heal.advisorName	Ανυφαντής, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ζερβάκη, Άννα	el
heal.committeeMemberName	Κονισπολιάτης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	75 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false