Design optimisation of braided composite beams for lightweight rail structures using machine learning methods

Gu, Zewen; Hou, Xiaonan; Liu, Yiding; Hughes, Darren J.

doi:10.1016/j.compstruct.2021.115107

Cited by 14 publications

(7 citation statements)

References 27 publications

(44 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Özellikle hafif raylı toplu ulaşım araçlarından tramvay ve metro kabinlerinde gövde destek parçalarının ağırlık azaltılması ve yüksek mukavemet gereksiniminden dolayı fiber takviyeli kompozit uzay kafes yapıları kullanılması ile ilgili araştırmalar yapılmaktadır [19].…”

Section: Uzay Kafes Yapısıunclassified

See 1 more Smart Citation

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Kompozit Malzemelerin Termografik Muayene ile Kontrolü

Diltemiz

EROĞLU

2023

Demiryolu Mühendisliği

View full text Add to dashboard Cite

Endüstriyel ihtiyaçlarda artış ve yeni mühendislik malzemelerinin gelişmesiyle birlikte her türlü makine ve araçta teknolojik gelişmeler büyük bir hız kazanmıştır. Raylı sistem teknolojilerinde seyahat sürelerinin azalması amacıyla yüksek hızlı araçların geliştirilmesini sağlamıştır. Bu araçların artan hızı ile yapısal olarak daha dayanıklı malzemelerin araştırılması ortaya çıkmıştır. Metalik malzemeler, özgül dayanım kapasiteleri, şekillendirilebilirlikleri ve yüksek iletkenlikleri nedeniyle raylı sistem uygulamalarında ihtiyaçları karşılamamaktadır. Alternatif olarak kompozit malzemelerin kullanımı bulunmaktadır. Ancak kompozit malzemelerin kullanımını sınırlayan etmenler vardır. Bunlardan biri tahribatsız kontrol metotlarının metalik malzemelere göre zor ve karmaşık olmasıdır. Tahribatsız muayene yöntemlerinden biri olan Termografik (TR) analiz yöntemi kompozitlerin muayenesinde kullanılmaktadır. Hızlı, düşük maliyet ve işlem kolaylığı TR’nin avantajlarını arasındadır. Bu çalışma iki kısımdan meydana gelmektedir. İlk bölümünde raylı sistem araçlarında kullanılan kompozit yapısal bileşenler hakkında literatür araştırılması yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, raylı sistemlerde kullanılan katmanlı polimer matrisli kompozit numuneler üretilmiştir. Termografik yöntemi ile bu numunelerin tahribatsız kontrolü incelenmiştir. İncelemenin sonunda, üretilen kompozit parçalarda termografik test metodunun kusur tespitinde başarılı olduğu gözlenmiştir.

show abstract

Section: Uzay Kafes Yapısıunclassified

“…Singh ve ark. tarafından yapılan çalışmada optimize edilmiş kompozit tasarım, metal tasarımına kıyasla yaklaşık % 15,7 ağırlık kazanımı sağlamıştır [19].…”

Section: Uzay Kafes Yapısıunclassified

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Kompozit Malzemelerin Termografik Muayene ile Kontrolü

Diltemiz

EROĞLU

2023

Demiryolu Mühendisliği

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Even after removing the sin and cos components from the initial function, a Taylor series expansion expression with these two terms appeared in the final expression. In contrast to ordinary regression approaches, SR employs only one assumption: the expression for the relationship between the target and characteristic parameters can be obtained by combining various elementary functions using algebraic operations [33]. More importantly, the SR is a white-box model whose output comprises a defined initial function sign with constants and input variables [34].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Crack Growth Rate Model Derived from Domain Knowledge-Guided Symbolic Regression

Zhou

Yang

Xiao

et al. 2023

Chin. J. Mech. Eng.

View full text Add to dashboard Cite

Machine learning (ML) has powerful nonlinear processing and multivariate learning capabilities, so it has been widely utilised in the fatigue field. However, most ML methods are inexplicable black-box models that are difficult to apply in engineering practice. Symbolic regression (SR) is an interpretable machine learning method for determining the optimal fitting equation for datasets. In this study, domain knowledge-guided SR was used to determine a new fatigue crack growth (FCG) rate model. Three terms of the variable subtree of ΔK, R-ratio, and ΔKth were obtained by analysing eight traditional semi-empirical FCG rate models. Based on the FCG rate test data from other literature, the SR model was constructed using Al-7055-T7511. It was subsequently extended to other alloys (Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-6Al-4V, Cr-Mo-V, LC9cs, Al-6013-T651, and Al-2324-T3) using multiple linear regression. Compared with the three semi-empirical FCG rate models, the SR model yielded higher prediction accuracy. This result demonstrates the potential of domain knowledge-guided SR for building the FCG rate model.

show abstract

“…Singh et al [16] to optimize braided beam structures in frames of rail vehicles provided a combination of finite element (FE) and a genetic algorithm (GA) using variations in braiding angle and the number of layers. In this study, the composite samples were produced in 3-9 layers using Tenax E HTS40 F13 carbon fiber and RTM6 epoxy resin at the braiding angles of 30 , 35 , 40 , 45 , 50 , 55 , and 60 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An experimentally validated model for predicting the tensile modulus of tubular biaxial and triaxial hybrid braids

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

Braiding is a versatile and cost-effective approach to generating various composite structures for mechanical, sports, and biomedical engineering applications, which are different from each other. For example, a stent is a braided structure and blood penetration in it is essential as much as the right function. Predicting the tensile responses is a prerequisite for the success of implementation of braided structures, and it is usually performed via destructive mechanical testing that might be costly and/or time-consuming. Therefore, it is essential to provide a model that can accurately predict the tensile modulus. In this research, a theoretical model is developed using the simplification of a braided structure and is validated via testing of biaxial and triaxial braids composed of polyester, glass, and basalt yarns on a 16-carrier vertical braiding machine. Experimental results not only are used for the model validation but also show the effectiveness of axial yarn presence, hybridization, and the presence of high-performance yarn in the braided structures on the tensile properties. A good correlation between theoretical values and experimental results is observed approving the high accuracy of the proposed model. This paper is likely to fill a gap in the state of the art and provide pertinent results that are instrumental in the design of hybrid-braided structures with minimum computational/experimental effort. The research innovation centers on the use of two different yarns to make hybridization, simplicity of the model to be used for biaxial and triaxial braided structures, and a start to omit destructive tests.

show abstract

Design optimisation of braided composite beams for lightweight rail structures using machine learning methods

Cited by 14 publications

References 27 publications

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Kompozit Malzemelerin Termografik Muayene ile Kontrolü

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Kompozit Malzemelerin Termografik Muayene ile Kontrolü

Crack Growth Rate Model Derived from Domain Knowledge-Guided Symbolic Regression

An experimentally validated model for predicting the tensile modulus of tubular biaxial and triaxial hybrid braids

Contact Info

Product

Resources

About