مقایسه مدل های المان محدود و شبکه عصبی مصنوعی در یک تیر لایه لایه تلسکوپی هوشمند

مهندسی عمران
مقایسه مدل های المان محدود و شبکه عصبی مصنوعی در یک تیر لایه لایه تلسکوپی هوشمند چكیده در این تحقیق، ابتدا، مدل المان محدود الكترومكانیكی به‌كاراندازنده‌های مود محوری یك تیر تلسکوپی هوشمند در محیط نرم‌افزار چندفیزیک ANSYS ارایه و سپس، ورودی‌ها و پاسخ‌های دینامیکی این مدل المان محدود، به عنوان ورودی و خروجی لازم برای آموزش شبکه‌های عصبی مصنوعی از رده‌های RBF و BP استفاده می‌شود. مدل سازه تلسکوپی هوشمند از یک هسته‌ی آلومینیومی جدار نازک لوله‌ای همراه با دو استوانه‌ی به‌کاراندازنده‌ی کهربفشار (پیزوالکتریک) چسبانده شده بر جداره‌های درونی و برونی هسته تشکیل می‌شود. پس از آموزش شبکه عصبی مصنوعی، بقیه‌ی نتایج موجود از مدل‌سازی المان محدود برای اعتبارسنجی عمل‌کرد شبکه مذکور به کار می‌رود. دلیل استفاده از شبکه عصبی، کاهش زمان و هزینه‌ی محاسباتی برای استفاده مکرر از مدل‌های پیچیده المان محدود است. شبکه‌های عصبی ارایه شده از دقت و کارآیی مطلوبی برای جایگزینی آنالیز عددی به کمک مدل المان محدود برخوردار است. واژه های كلیدی: شبکه‌ی عصبی مصنوعی سازه‌های مرکب لایه لایه‌ی هوشمند خاصیت پیزوالكتریسیته مكانیزم به‌كاراندازنده‌ی محوری مدل المان محدود مقدمه با كشف اثر وارون در مواد کهربفشار (اثر تولید كرنش مكانیكی ناشی از حضور یك میدان الكتریكی در ماده)، این مواد جهت كنترل فعال ارتعاش در سازه‌ها مورد استفاده‌ی گسترده‌ای قرار گرفته‌اند. نیروی اعمال شده توسط این به‌كاراندازنده‌های کهربفشار، متشكل است از یك مؤلفه‌ی سختی مكانیكی غیرفعال (پسیو)، ناشی از حضور به‌كاراندازنده‌ به عنوان یك سیستم باربر، و یك مؤلفه‌ی سختی فعال (اكتیو)، وابسته به ولتاژ اعمالی به دو سوی لایه‌ی فعال [1]. امروزه در صنعت سازه‌های هوافضا، ترکیب دو مقوله سبکی و بزرگی سازه در طراحی موجب شده است که سازه‌ها، انعطاف پذیرتر و دارای فرکانس‌های طبیعی پایین‌تری باشند. این فرکانس‌ها ممکن است در شرایط متعددی همچون تندباد و یا برخورد و ضربه، برانگیخته شوند. از جمله روش‌های کارآ در فرونشاندن این ارتعاشات، بهره‌گیری از تکنولوژی سازه‌های هوشمند است. فهرست مطالب 1- چكیده 3 2- واژه های كلیدی: 3 3- مقدمه 3 4- مدل المان محدود پروفیل سه لایه‌ی تلسکوپی هوشمند 4 5- معرفی هندسه و شرایط مرزی سازه مرکب تلسکوپی هوشمند با پروفیل سه لایه 4 6- جدول 1- هندسه‌ی تیر تلسکوپی مرکب هوشمند 5 7- آنالیز استاتیکی سازه سه لایه‌ی تلسکوپی هوشمند 5 8- تأثیر مکان نصب وصله‌های به‌کاراندازنده در آنالیزهای استاتیکی 6 9- مدل‌سازی عددی تلسکوپ هوشمند به کمک شبکه‌های عصبی مصنوعی [5,6] 6 10- داده‌های استفاده شده برای آموزش و آزمون شبکه عصبی 6 11- شکل 1: مدل المان محدود مقطع تلسکوپی هوشمند 7 12- شکل3- نتایج آنالیز استاتیکی الف در 10 نمونه‌ مقطع تلسکوپی هوشمند 8 13- شکل4- نتایج آنالیز استاتیکی الف در 10 نمونه مقطع تلسکوپی هوشمند 8 14- شکل5- نتایج آنالیز استاتیکی ج در 10 نمونه مقطع تلسکوپی هوشمند 8 مراجع 9