شماره ركورد
34678
پديد آورنده
صبا عباس زاده منتظري
عنوان
پيشبيني واماندگي ناشي از خستگي و خزش در آلياژهاي فلزي منتخب با استفاده از هوش مصنوعي فيزيك پايه
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
طراحي كاربردي-مكانيك جامدات
سال تحصيل
1403
تاريخ دفاع
1404/12/25
استاد راهنما
مجيدرضا آيتاللهي
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
مسئله خستگي و خزش، بهعنوان دو مكانيزم واماندگي رايج در تجهيزات صنعتي، ميتوانند باعث حوادث جبرانناپذيري شوند. براي پيشبيني اين پديدهها روشهاي متفاوتي از جمله روشهاي تحليلي، عددي و هوش مصنوعي وجود دارد. اين روشها نيازمند پارامترهايي براي كاليبراسيون تحليلها هستند. همچنين روشهاي تحليلي و عددي، سادهسازيهاي غير قابل انكاري دارند كه گاه باعث تفاوت فاحش بين مقدار آزمايشگاهي و مقدار محاسبه شده ميشوند. در مقابل، هوش مصنوعي با بهرهگيري از دادههاي آزمايشگاهي و توانايي مدلسازي روابط غيرخطي پيچيده، از قابليت يادگيري بالاتري برخوردار است و امكان توسعه و بهبود مستمر را فراهم ميكند؛ در حاليكه روشهاي كلاسيكِ برازش، سادهتر بوده و فاقد چنين قابليت پيشرفتي هستند. با اينوجود كمبود دادههاي آزمايشگاهي بهموجب گرانقيمت بودن آزمونها و زمانبر بودن آنها، اغلب اين روش را با شكست و بيش برازش روبهرو ميكند. در اين پژوهش، رويكردهاي هوش مصنوعي فيزيكپايه با هدف كاهش وابستگي مدلها به داده، مورد توجه قرار گرفتهاند. هوش مصنوعي فيزيكپايه با هدايت شبكه، وابستگي مدلها به داده را كاهش داده و علاوه بر آن، در پيشبينيهاي درونيابي و برونيابي تحت شرايط مختلف دما و تنش، عملكردي بهمراتب دقيقتر و قابلاعتمادتر ارائه ميدهد. در اين پژوهش روشهاي فيزيكراهنما و فيزيكآگاه بر روي شبكه عصبي ساخته شده اعمال شدهاند و به بررسي بهبود عملكرد مدل يادگيري عميق كلاسيك با استفاده از اين رويكردها پرداخته شده است. عملكرد هر دو مدل بر روي چند مجموعه داده سنجيده شده است و سپس سنجش عددي با استفاده از معيارهاي مختلف يادگيري ماشين و آماري انجام شده است. در اين ميان، شاخص ميانگين درصد خطا بهعنوان مهمترين معيار سنجش لحاظ گرديد كه مقدار آن در پيشبينيهاي مربوط به عمر خزش و خستگي، كمتر از 11 درصد گزارش شده است. در نهايت، پيشنهاداتي براي توسعه روشهاي مبتني بر هوش مصنوعي در اين زمينه ارائه شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/26
عنوان به انگليسي
Prediction of Fatigue and Creep Failure in selected Metallic Alloys Using Physics-Based Artificial Intelligence
تاريخ بهره برداري
3/16/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
صبا عباس زاده منتظري
چكيده به لاتين
Fatigue and creep, known as two common failure mechanisms in industrial components, can bring about catastrophic phenomena. Multiple methods can be employed to predict these phenomena. These methods necessitate various calibration parameters to implement analyses. Moreover, empirical and numerical methods simplify the physical happenings indiscernibly that can cause undeniable errors, the difference between calculated and real experimental data points. Unlike static classical fitting methods, AI effectively captures complex nonlinearities through experimental data, enabling superior learning and continuous model evolution. However, Scarcity of experimental datasets due to high expenses and being timely, have faced AI-based methods to failure and overfitting issue. In recent years, Physics-based AI models have drawn significant amount of attention towards themselves, as they have decreased data dependency and therefor increased generalizability. The adoption of Physics-based AI in this work effectively minimizes data dependency by guiding the network with physical principles. This approach yields far more precise and dependable results in interpolation and extrapolation tasks compared to purely data-driven models, particularly under complex temperature and stress profiles. In this study, physics-guided method (enforcing limits on neurons) and physics-enforced method (adding a physical formula to loss function) have been imposed on neural networks. Subsequently, these deep learning models’ performances, utilizing the mentioned techniques, have been evaluated. These two models’ performances have been evaluated on two distinct datasets and finally, quantified metrics, various machine learning and statistical metrics, have been employed. Notably, the mean absolute percentage error of less than 11% presents the accuracy of the proposed models. At last, suggestions for improvement and enhancement of AI-based models are presented.
كليدواژه هاي فارسي
هوش مصنوعي , شبكه عصبي , خزش , خستگي , هوش مصنوعي فيزيك پايه
كليدواژه هاي لاتين
Artificial Intelligence , Neural Network , Creep , Fatigue , Physics-based Artificial Intelligence
Author
Saba Abbaszadeh Montazeri
SuperVisor
Prof Dr. M.R.Ayatollahi