Birden çok cıvata gevşemesinin veri tabanlı istatistiki örüntü tanıma teknikleriyle tespiti
Birden çok cıvata gevşemesinin veri tabanlı istatistiki örüntü tanıma teknikleriyle tespiti
Yazar: Pekedis, Mahmut
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 36 No. 4, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Cıvata gevşemesi,örüntü tanıma,yapı sağlığı izleme,vektör otoregresif modeli,tekil değer ayrışımı,Mahalanobis uzaklığı

Çevresel ve operasyonel belirsiz koşullara maruz kalan mühendislik sistemlerinin barındırdıkları cıvatalar kullanımları sırasında bazen gevşeyip facialara neden olabilirler. Bu da mal, zaman ve hatta bazı durumlarda can kayıplarına neden olabilmektedir. Dolayısıyla, bu teknolojik mühendislik sistemlerinde oluşabilecek cıvata gevşemelerini tespit edip güvenliklerini ve bütünlüklerini korumak hayatî derecede önem arz etmektedir. Bu araştırmanın temel hedefi, çevresel ve operasyonel belirsizlik koşullara maruz kalan bir sistemin vektör otoregresif (VOR) modeli hem tek başına, hem de tekil değer ayrışımı (TDA), Mahalanobis mesafesi ve asal bileşenler analizi (ABA) gibi tekniklerle birlikte kullanarak bir veya birden çok cıvata gevşemesini tespit etmektir. Araştırma, laboratuvar ortamında üretilen üç katlı alüminyum bir sistem üzerine uygulanmıştır. Üç katlı sistemdeki hasar benzetim senaryoları her bir katta yer alan çerçevedeki cıvatanın gevşetilip doğrusal olmayan etki oluşturmasıyla yapılmıştır. Sistem iki ray üzerinde sadece yanal yönde hareket edebilmektedir. Zemin katı tek eksenli ve bant genişliği sınırlandırılmış rastgele frekanslarla (operasyonel ve çevresel ortam benzetimi için) elektromanyetik sarstırıcı aracılığıyla titreştirilmiştir. Her bir katta yer alan elemanın kenar bölgesine sistemin dinamik tepkilerini belirlemek ve bunların ölçümlerini cıvata gevşeme tespitinde kullanmak amacıyla tek eksenli ivmeölçer yerleştirilmiştir. İvmeölçer verileri sekiz farklı cıvata gevşeme durumu için toplanmıştır. Daha sonra, bu ölçüm verileri istatistiki örüntü algoritmalarında değerlendirilerek uygulanan yöntemlerin cıvata/cıvataların gevşemesini tespit edebilme kabiliyetleri karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçlar da tablo ve alıcı işletim karakteristik (AİK) eğrileriyle sunulmuştur. Her tekniğin sonucu AİK eğrisi altında kalan alan ve optimum doğru pozitif oranı (DPO) açısından değerlendirildiğinde en iyi başarının VOR modelinin ABA ile birlikte kullanılması sonucu elde edilmiştir. Çalışmada uygulanan yaklaşımın en önemli özelliği, cıvata gevşemesinden en çok etkilenen sensörü efektif bir şekilde belirleyebilmesi ve cıvata gevşemesinin tespitinde kullanılabilirliğidir.

Çevresel ve operasyonel belirsiz koşullara maruz kalan mühendislik sistemlerinin barındırdıkları cıvatalar kullanımları sırasında bazen gevşeyip facialara neden olabilirler. Bu da mal, zaman ve hatta bazı durumlarda can kayıplarına neden olabilmektedir. Dolayısıyla, bu teknolojik mühendislik sistemlerinde oluşabilecek cıvata gevşemelerini tespit edip güvenliklerini ve bütünlüklerini korumak hayatî derecede önem arz etmektedir. Bu araştırmanın temel hedefi, çevresel ve operasyonel belirsizlik koşullara maruz kalan bir sistemin vektör otoregresif (VOR) modeli hem tek başına, hem de tekil değer ayrışımı (TDA), Mahalanobis mesafesi ve asal bileşenler analizi (ABA) gibi tekniklerle birlikte kullanarak bir veya birden çok cıvata gevşemesini tespit etmektir. Araştırma, laboratuvar ortamında üretilen üç katlı alüminyum bir sistem üzerine uygulanmıştır. Üç katlı sistemdeki hasar benzetim senaryoları her bir katta yer alan çerçevedeki cıvatanın gevşetilip doğrusal olmayan etki oluşturmasıyla yapılmıştır. Sistem iki ray üzerinde sadece yanal yönde hareket edebilmektedir. Zemin katı tek eksenli ve bant genişliği sınırlandırılmış rastgele frekanslarla (operasyonel ve çevresel ortam benzetimi için) elektromanyetik sarstırıcı aracılığıyla titreştirilmiştir. Her bir katta yer alan elemanın kenar bölgesine sistemin dinamik tepkilerini belirlemek ve bunların ölçümlerini cıvata gevşeme tespitinde kullanmak amacıyla tek eksenli ivmeölçer yerleştirilmiştir. İvmeölçer verileri sekiz farklı cıvata gevşeme durumu için toplanmıştır. Daha sonra, bu ölçüm verileri istatistiki örüntü algoritmalarında değerlendirilerek uygulanan yöntemlerin cıvata/cıvataların gevşemesini tespit edebilme kabiliyetleri karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçlar da tablo ve alıcı işletim karakteristik (AİK) eğrileriyle sunulmuştur. Her tekniğin sonucu AİK eğrisi altında kalan alan ve optimum doğru pozitif oranı (DPO) açısından değerlendirildiğinde en iyi başarının VOR modelinin ABA ile birlikte kullanılması sonucu elde edilmiştir. Çalışmada uygulanan yaklaşımın en önemli özelliği, cıvata gevşemesinden en çok etkilenen sensörü efektif bir şekilde belirleyebilmesi ve cıvata gevşemesinin tespitinde kullanılabilirliğidir.