توصيفگر ها :
اجزاي محدود , شبكه عصبي كانولوشن , آسيب شبه ترد , پيش بيني ماتريس سختي
چكيده فارسي :
استفاده از تحليل اجزا ي محدود، روشي كارآ براي تحليل مسائل مهندسي است . در اين روش ازم است ماتريس سختي
سازه به همراه بعضي روابط زمانبر و چندمرحله اي محاسبه گردد .اين محاسبه ، زمانبر بوده و هزينه محاسباتي زيادي را
به خود اختصاص مي دهد براي . رفع اين چالش، ميتوان به عنوان يك رويكرد موثر از يادگيري ماشين و به طور خاص
شبكه هاي عصبي مصنوعي استفاده نمود و در اين پژوهش به عنوان يك گام ابتدايي براي تعداد معيني از المان ها از شبكه ي
عصبي مصنوعي كانولوشن بهره گرفته شده است در اين رويكرد يك .شبكه ي عصبي مصنوعي پيشبيني ماتريس سختي،
جايگزين محاسبه ي مستقيم آن گرديده و با دقت باا يي آن را پيشبينين موده است اين شبكه با آموزش بر .ا ساس مجموعه
دادههايي از تحليل هايي كه بر مبناي روش اجزاي محدود استوار هستند، قادر خواهد بود پاسخ يك مدل اجزاي محدود را
با سرعت باا و دقت قابل قبول تخمين بزند. از آن جا كه اين پژوهش در مرحله اوليه ي توسعه پيش بيني ماتريس سختي
است، محدوديت تعداد المان و گره ها در بازه طول مشخص در نظر گرفته شده تا در ابتدا قابل انجام بودن اين روش اثبات
.ددرگازجا شور قيفلت ي يدنمناوت اب دودحم ياههكبشيبصع ييم لح نامز و يتابساحم راب شهاك ثعاب اهنت هن ، ،دوش
بلكه راه را براي توسعه ابزارهاي هوشمند مهندسي در حل كاربردهاي صنعتي هموار مي سازد . از اين رو در اين پايان نامه،
اين روش براي تحليل سازه هاي دوبعدي به كار گرفته شده است تا عاوه بر حفظ دقت، فرآيند مدل سازي و تحليل را
تسهيل نماي د . هدف از اين پژوهش ، پيش بيني ماتريس سختي و سپس محاسبه ي آسيب محلي با رويكرد غيرهمبسته براي
مواد شبه ترد و به طور خاص، بتن است . در اين روند، ماتريس سختي توسط شبكه ي عصبي پيش بيني گرديد و محاسبه ي
آسيب در يك برنامه خانگي گنجانده شده است به لحاظ كمي، . مقدار مقايسه نسبي به صورت تقسيم هر درايه پيشبيني ،
بر درايه متناظر آن در محاسبه ي ماتريس سختي تعريف شده و داراي انطباق خوبي بوده استا . ز مقايسه ي نتايج محاسبه ي
آسيب به وسيله برنامه خانگي با نتايج خروجي نرم افزار آباكوس ، بسته به مقدار آسيب و مرحله رشد آن ، درصد خطاي كمي
بدست آمد ه است بديهي است كه .اين مقدار خطا به دليل محدوديت هاي اعمال شده بر برنامه خانگي، رخ داده اس ت .
چكيده انگليسي :
The application of Finite Element Analysis (FEA) is an efficient approach for investigating engineering
problems. In this method, the stiffness matrix of the structure, along with several time-consuming and multi-
step relationships, must be determined. This process is computationally intensive and entails a significant
computational cost. To overcome this challenge, machine learning techniques, particularly Artificial Neural
Networks (ANNs), can be employed as an effective alternative. In this research, as an initial step for a
specified number of elements, a Convolutional Neural Network (CNN) has been utilized. In this approach,
an artificial neural network designed to predict the stiffness matrix replaces its direct calculation and
achieves high prediction accuracy. The network, trained on datasets derived from analyses based on the
Finite Element Method (FEM), is capable of estimating the response of a finite element model with high
speed and acceptable accuracy. Since this study represents the initial stage of developing stiffness matrix
prediction, a limitation on the number of elements and nodes within a defined length range has been
imposed to first demonstrate the feasibility of the proposed method. Integrating the Finite Element Method
with the capabilities of neural networks not only reduces the computational burden and solution time but
also lays the groundwork for developing intelligent engineering tools applicable to industrial problems.
Accordingly, in this thesis, the proposed method has been applied to the analysis of two-dimensional
structures to preserve accuracy while facilitating the modeling and analysis process. The primary objective
of this research is to predict the stiffness matrix and subsequently calculate local damage using an uncoupled
approach for quasi-brittle materials, specifically concrete. In this framework, the stiffness matrix is
predicted by the neural network, and the damage calculation is incorporated into an in-house computational
code. Quantitatively, a relative comparison index was defined as the ratio of each predicted entry to its
corresponding entry in the calculated stiffness matrix, demonstrating strong agreement. A comparison
between the damage calculation results obtained from the in-house code and those from the Abaqus
software indicated a small percentage of error, dependent on the damage magnitude and its evolution stage.
This error evidently arose from the constraints imposed on the in-house code.