Damage detection of laminated composite structures using inverse finite element method
Lamine kompozit yapılarda ters sonlu elemanlar yöntemi ile hasar tespiti
- Tez No: 761677
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN KEFAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hasar tespiti, Lamine malzeme, Sonlu elemanlar yöntemi, Yapısal sağlık izleme, Damage detection, Laminated materials, Finite element method, Structural health monitoring
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, ağırlıklı en küçük kareler fonksiyonelinin minimizasyonuna dayalı bir yöntem olan ters sonlu elemanlar metodu (iFEM), yapısal sağlık izleme alanında bir devrim yaratmıştır. Bu yaklaşım, problem alanı üzerindeki yer değiştirme alanının isabetli bir biçimde tam saha yeniden yapılandırmasına imkân tanımasından dolayı hasar tespiti için uygundur. Bu çalışma, iFEM'in direkt sonlu elemanlar yöntemi ile yüksek doğrulukla elde edilmiş yerleşik gerinim verilerini kullanarak şekil algılama ve hasar tespiti üzerine odaklanmaktadır. Burada dört kenarlı ters düzlem elemanları ve dört kenarlı ters kabuk elemanları (iQS4) kullanılmıştır. iFEM kullanılarak elde edilen alan değişkenleri ile eşdeğer von Mises gerinimleri hesaplanmış ve sonrasında hasar endeksi tanımlanarak yapıdaki hasarın varlığı ve boyutuna ilişkin değerlendirmeler yapılmıştır. Ek olarak, hassaslaştırılmış zikzak teorisini (RZT) iFEM algoritması içerisinde kullanarak lamine kompozitlerde kalınlık boyunca hasar tespiti için yeni bir strateji tanıtılmıştır. Bu analizler sonucunda ters analiz algoritması, problem alanında ve katmanlı malzemelerin kalınlıkları yönünde hasarlı bölgelerin tespitini, hasarın konum ve şekli açısından, isabetli bir şekilde yapabildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, structural health monitoring (SHM) has been revolutionized with the advent of an inverse method based on the minimization of a weighted least squares functional, known as inverse finite element method (iFEM). This approach is suitable for detection of damage, thanks to its ability in accurate full-field reconstruction of the displacement field over the problem domain. This study focuses on the application of iFEM for shape sensing and damage detection in various case studies, using numerically generated in-situ strain data via high fidelity forward finite element modeling (FEM). The study is conducted utilizing quadrilateral inverse-plane, and quadrilateral inverse-shell elements (iQS4). By utilizing the field variable achieved via the iFEM, equivalent von Mises strains are computed, after that, through definition of a damage index, the health of the structure is evaluated in terms of the presence of damage as well as its extent. Additionally, a new strategy is introduced for detection of the through-the-thickness damage in laminated composite materials by incorporating refined zigzag theory (RZT) in the iFEM algorithm. As a result of these analyses, the inverse algorithm shows its efficiency in detecting flawed regions over the problem domain and through the thickness of layered materials, both in terms of the location of the damage as well as its morphology.
Benzer Tezler
- Kompozit malzemeler için yapı izleme ve bakım sistemi
Structural health monitoring and maintanence system for composite materials
MAHMUT PEKEDİS
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YILDIZ
- Investigation of stretching effect with mixed finite element formulations for laminated beams and plates
Tabakalı kompozit kiriş ve plaklar için karışık sonlu eleman formülasyonları ile enine şekil değiştirme etkisinin incelenmesi
DOĞAN KANIĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AKİF KUTLU
- Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi
Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage
ABDULLAH İKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Design, advanced manufacturing, and performance evaluation of optical sensor-integrated laminated composite monoleaf springs for heavy commercial vehicles: A numerical and experimental study
Ağır ticari araçlar için optik sensör entegreli lamine kompozit tek katlı yaprak yayların tasarımı, ileri üretimi ve performans değerlendirmesi: Sayısal ve deneysel bir çalışma
MUSTAFA BAŞARAN
Doktora
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- A framework for composite wind turbine blades: From material development to structural optimisation and ml-enhanced damage detection
Rüzgar türbinleri için hibrit kompozit temelli kanat malzemesi geliştirilmesi, yapısal optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile hasar tespiti ve yapısal analiz entegrasyonu
KEMAL HASIRCI
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALAEDDİN BURAK İREZ