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Numerically Efficient Fatigue Life Prediction of Rocket Combustion Chambers using Artificial Neural Networks

Dresia, Kai und Waxenegger-Wilfing, Günther und Riccius, Jörg und Deeken, Jan C. und Oschwald, Michael (2019) Numerically Efficient Fatigue Life Prediction of Rocket Combustion Chambers using Artificial Neural Networks. In: Proceedings of the 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences. 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences EUCASS, 2019-07-01 - 2019-07-04, Madrid, Spain. doi: 10.13009/EUCASS2019-264.

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Kurzfassung

Fatigue life prediction is an essential part of multidisciplinary design studies and optimization loops, but state of the art finite element based methods are numerically inefficient. We overcome this challenge by training an artificial neural network to predict the number of cycles to failure, based on combustion chamber geometry and operational point. To accomplish this, a 2-d finite element analysis generates 250 000 training data samples. The trained network then predicts previously unseen data with a mean absolute percentage error of 6:8 % in less than 0:1 ms per sample compared to up to 5 min with finite element based methods. To the best of our knowledge, this publication is the first to successfully apply machine learning to fatigue life prediction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130206/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Numerically Efficient Fatigue Life Prediction of Rocket Combustion Chambers using Artificial Neural Networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dresia, KaiKai.Dresia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3229-5184NICHT SPEZIFIZIERT
Waxenegger-Wilfing, GüntherGuenther.Waxenegger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5381-6431NICHT SPEZIFIZIERT
Riccius, JörgJoerg.Riccius (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5935-874XNICHT SPEZIFIZIERT
Deeken, Jan C.Jan.Deeken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5714-8845NICHT SPEZIFIZIERT
Oschwald, MichaelMichael.Oschwald (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9579-9825NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Proceedings of the 8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.13009/EUCASS2019-264
Status:veröffentlicht
Stichwörter:machine learning, artificial neural network, liquid rocket engines, fatigue life prediction, surrogate models
Veranstaltungstitel:8th European Conference for Aeronautics and Space Sciences EUCASS
Veranstaltungsort:Madrid, Spain
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:1 Juli 2019
Veranstaltungsende:4 Juli 2019
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebe
Hinterlegt von: Hanke, Michaela
Hinterlegt am:18 Nov 2019 09:14
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:33

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