مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی آزمایشگاهی خوردگی فولاد زنگ‌نزن 316Lمبتنی بر امواج لمب و یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک ،دانشگاه صنعت نفت ، آبادان ،ایران
2 گروه مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعت نفت،آبادان،ایران
10.48311/mme.2026.123003.83090
چکیده
پایش قابل‌اعتماد خوردگی زمانی دشوارتر می‌شود که یک مدل تشخیصی باید خارج از آزمایشِ مبنای توسعه نیز عملکرد خود را حفظ کند. در این پژوهش، اندازه‌گیری‌های امواج لمب با یادگیری ماشین برای ارزیابی خوردگی فولاد زنگ‌نزن 316L و با تمرکز بر انتقال بین دو آزمایش مستقل به کار گرفته شد. مجموعه‌داده عمومی شامل 429 حالت خوردگی و 12 مسیر جهت‌دار محرک–حسگر پیزوالکتریک برای هر حالت بود. شاخص‌های آسیب، توصیفگرهای نسبی نسبت به حالت مبنا و ویژگی‌های حوزه فرکانس با مدل‌های متداول و چارچوب PG-PAMTL ارزیابی شدند. عملکرد مدل‌ها در اعتبارسنجی درون‌آزمایشی، انتقال سخت‌گیرانه صفرنمونه‌ای و سازگارسازی دامنه بدون نظارت بررسی شد. در انتقال صفرنمونه‌ای، PG-PAMTL به ROC-AUC کلان 0.830 و PR-AUC برابر 0.871 دست یافت و نسبت به مدل‌های مرجع انتقال‌پذیری بهتری نشان داد. سازگارسازی دامنه ROC-AUC را تنها تا 0.832 افزایش داد، اما MAE شدت خوردگی را از 39.3 به 32.5 میکرومتر کاهش داد. تحلیل اهمیت نشان داد که تعداد محدودی از مسیرهای حسگری و ترکیبی از ویژگی‌های تغییر شکل موج و حوزه فرکانس بیشترین سهم را در پیش‌بینی‌ها دارند. اختلال شناخته‌شده مرتبط با حباب نیز بر عملکرد انتقال اثرگذار بود. با این حال، ارتباط زیاد پیشرفت مرحله‌ای آزمایش با شدت خوردگی، تفسیر نتایج رگرسیون را محدود می‌کند. بنابراین، روش پیشنهادی برای تشخیص خوردگی بین آزمایش‌های مستقل امیدوارکننده است، اما برآورد مطلق شدت خوردگی همچنان به اعتبارسنجی مستقل‌تر نیاز دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Laboratory Assessment of Corrosion in 316L Stainless Steel Based on Lamb Waves and Machine Learning

نویسندگان English

Mohammad Khodadosti 1
Abdolrahim Taheri 2
1 Department of Mechanical Engineering, Petroleum University of Technology, Abadan, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Petroleum University of Technology, Abadan, Iran
چکیده English

Reliable corrosion monitoring becomes more difficult when a diagnostic model is expected to remain effective beyond the experiment used for its development. This study combines Lamb-wave measurements with machine learning to assess corrosion in 316L stainless steel, with particular emphasis on transfer between independent experiments. A public laboratory dataset containing two corrosion experiments was analyzed, comprising 429 corrosion states and 12 directed piezoelectric actuator-sensor paths per state. Damage indices, baseline-relative descriptors, and frequency-domain features were evaluated using conventional machine-learning models and a physics-guided path-attention multi-task learning framework (PG-PAMTL). Performance was assessed under within-experiment validation, strict zero-shot transfer, and unsupervised domain adaptation. In the strict cross-experiment setting, PG-PAMTL achieved a macro ROC-AUC of 0.830 and a PR-AUC of 0.871, indicating substantially stronger transferability than the conventional benchmarks. Domain adaptation increased the classification ROC-AUC only marginally to 0.832, but its effect was more evident for severity estimation, where the macro MAE decreased from 39.3 to 32.5 µm. Permutation analysis showed that predictive information was concentrated in a limited number of sensing paths and in both waveform-change and frequency-domain features. A separate sensitivity analysis also confirmed that a known bubble-related disturbance affected transfer performance. Experimental progression, however, was strongly associated with corrosion severity, limiting the interpretation of the regression results. The findings therefore support Lamb-wave machine learning for cross-experiment corrosion detection, while showing that reliable absolute severity estimation still requires validation under more independent experimental conditions.

کلیدواژه‌ها English

Lamb waves
corrosion monitoring
316L stainless steel
machine learning
domain adaptation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405