Науковий вісник НГУ

Застосування нейромережевих моделей у задачах розрахунку довговічності кородуючих балочних конструкцій

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Геотехнічна і гірнича механіка, машинобудування

Останнє оновлення: 03 листопада 2015

Опубліковано: 03 листопада 2015

Перегляди: 3533

Автори:

Д.Г. Зеленцов, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», завідувач кафедри інформаційних систем, м. Дніпропетровськ, Україна.

Г.П. Іванова, кандидат технічних наук, доцент, Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет», доцент кафедри будівництва геотехніки і геомеханіки, м. Дніпропетровськ, Україна.

Реферат:

Мета. Розробка нових моделей процесу деформації кородуючих балочних конструкцій з геометричними характеристиками, що змінюються у процесі експлуатації, та ефективних чисельних алгоритмів рішення завдань напружено-деформованого стану (НДС) і довговічності таких конструкцій.

Методика. Проаналізовані причини, що призводять до аварійного руйнування багатоелементних металевих конструкцій. Розглянуті методи дослідження й розраху-нку конструкцій з урахуванням дефектності матеріалу. Основу досліджень складає моделювання поведінки елементів балочних конструкцій, що піддаються дії квазістатичних, циклічних і випадкових навантажень, експлуатуються в агресивних умовах. Особлива увага приділена впливу виду деформації на корозійний знос елементів таких конструкцій і можливість їх безаварійної експлуатації.

Результати. З використанням нових моделей кородуючої поверхні побудований модифікований балочний кінцевий елемент із змінною жорсткістю. Це дозволить урахувати зміну форми перерізу, викликану агресивним середовищем, понизити як розмірність задачі методу кінцевих елементів (МКЭ), так і розмірність системи диференціальних рівнянь (СДУ), що описують корозійний процес. Вирази для елементів матриці жорсткості таких кінцевих елементів (КЭ) не залежить від виду поперечного перерізу, якщо його можна представити у вигляді сукупності прямокутних фрагментів. Для підвищення ефективності обчислювального алгоритму та спрощення його логіки доцільно визначити вид активного обмеження до рішення задачі розрахунку довговічності. Пропонується використовувати дві нейронні мережі: для визначення виду обмеження (1-а нейронна мережа) і параметрів чисельного рішення СДУ для кожного з обмежень (2-а нейронна мережа).

На підставі аналізу чинників, що впливають як на вигляд активного обмеження, так і на точність рішення СДУ, вхідними параметрами мереж прийняті: номер прокатного профілю, швидкість корозії та початкове напруження. Вид обмеження визначається нейронною мережею з пороговою функцією активації вихідного елементу, раціональне значення параметра чисельного рішення – мережею з сигмоїдальною функцією активації. Навчання нейронних мереж здійснювалося за допомогою генетичного алгоритму та алгоритму зворотного поширення помилки.

Наукова новизна. Удосконалена модель кородуючої поверхні, на підставі якої побудована матриця жорсткості для модифікованого балочного КЭ змінної жорсткості. Побудований модифікований балочний КЭ зі змінною жорсткістю. Раціональні параметри чисельних процедур визначені із застосуванням нейронних мереж. Саме це дозволить отримати рішення з похибкою, що не перевищує гранично допустиму величину з мінімальними обчислювальними витратами.

Практичне значення. Підвищення ефективності рішення задач НДС і довговічності корродирующих балочних елементів металоконструкцій.

Список літератури / References:

1. Расторгуев Б.С. Обеспечение живучести зданий при особых динамических воздействиях / Б.С. Расторгуев // Сейсмостойкое cтроительство. Безопасность cооружений. – 2003. – №4. – С. 45–48.

Rastorguev, B.S. (2003), “Ensuring the survivability of buildings with special dynamic effects”, Seysmostoykoye Stroitelstvo. Bezopasnost Sooruzheniy, no.4, pp. 45–48.

2. Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании / Райзер В.Д. – М.: АСВ, 1998. – 304 с.

Rayzer, V.D. (1998), Teoriya nadezhnosti v stroitelnom proektirovanii [A Theory of Reliability in Building Engineering], ASV, Moscow, Russia.

3. Овчинников И. Г. Банк математических моделей коррозионного износа, применяемых для прогнозирования поведения металлоконструкций / И.Г. Овчинников, М.С. Дворкин, Х.А. Сабитов // Проблемы прочности материалов и конструкций, взаимодействующих с агрессивными средами – Саратов: СГТУ, 1993. – С. 141–150.

Ovchinnikov, I.G., Dvorkin, M.S. and Sabitov, Kh.A. (1993), “Bank of mathematical models of corrosive wear, applied for forecasting of metallic constructions behavior”, Problemy Prochnosti Materialov i Konstruktsyy, Vzaimodeystvuyushchikh s Agressivnymi Sredami, SGTU, pp. 141–150.

4. Зеленцов Д.Г. Балочный конечный элемент переменной жесткости для расчета конструкций, подверженных коррозионному износу / Д.Г. Зеленцов // Системні технологии. – Дніпропет­ровськ, 2001. – Вип. 6(17). – С. 64–70.

Zelentsov, D.G. (2001), “Beam final element of variable inflexibility for the calculation of constructions subject to the corrosive wear”, Systemni Tekhnolohii, Dnipropetrovsk, no. 6(17), pp. 64–70.

2015_04_zelentsov
2015-11-03  600.81 KB  977

• Наступна >