شماره ركورد
33684
پديد آورنده
محمدمسعود محمدخاني
عنوان
استفاده از روش هاي داده محور براي پيشبيني شكست قطعات تحت بارگذاري خارج از صفحه
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/09
استاد راهنما
دكتر مجيدرضا آيت اللهي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
با پيشرفت روزافزون فناوري و افزايش چشمگير حجم دادهها در حوزههاي مختلف، نياز به روشهايي هوشمند براي تحليل و استخراج اطلاعات مفيد بيش از پيش احساس ميشود. يادگيري ماشين بهعنوان يكي از مهمترين شاخههاي هوش مصنوعي، امكان شناسايي الگوها و پيشبينيهاي دقيق را از دل دادههاي پيچيده فراهم ميسازد. اين پژوهش به بررسي كارايي روشهاي يادگيري ماشين در پيشبيني بار شكست قطعات تركدار مختلف تحت بارگذاري خارج از صفحه ميپردازد. براي اين منظور، مجموعهدادهاي شامل 563 نقطه داده از آزمايشهاي تجربي شكست قطعات داراي مواد، هندسهها و بارگذاريهاي متفاوت جمعآوري گرديد. شبيهسازي اجزاء محدود به منظور محاسبه ضرايب شدت تنش براي تمام دادهها انجام شد. با استفاده از تحليل اهميت نسبي، ضرايب شدت تنش به همراه تنش نهايي و چقرمگي شكست به عنوان ويژگيهاي ورودي برگزيده شدند. 4 مدل يادگيري ماشين اعم از شبكه عصبي مصنوعي، جنگل تصادفي، ماشين بردار پشتيبان و الگوريتم تقويت گراديان انتخاب شدند. از جستجوي شبكهاي و ارزيابي متقابل براي تنظيم ابرپارامترهاي هر مدل استفاده شد. درصد ميانگين خطاي مطلق براي مدلهاي بهينه محاسبه شد. شبكه عصبي مصنوعي، الگوريتم تقويت گراديان، جنگل تصادفي و ماشين بردار پشتيبان به ترتيب داراي 4.1، 4.3، 5.8 و 7.9 درصد خطا روي دادههاي آزمايش بودند. به منظور سنجش قابليت تعميم مدلها، از آنها براي پيشبيني 21 داده ديدهنشده استفاده شد. در اين پيشبيني شبكه عصبي مصنوعي، الگوريتم تقويت گراديان، جنگل تصادفي و ماشين بردار پشتيبان به ترتيب 93.9، 93.3، 91.8 و 89.2 درصد دقت داشتند. همچنين نشان داده شد كه اين مدلها نسبت به معيارهاي شكست نظري همچون بيشينه تنش مماسي و بيشينه چگالي انرژي كرنشي مماسي، ميتوانند پيشبينيهاي بهتري انجام دهند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/01
عنوان به انگليسي
Using data-driven methods to predict components failure under out-of-plane loading
تاريخ بهره برداري
8/31/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدمسعود محمدخاني
چكيده به لاتين
With the rapid advancement of technology and the significant increase in data volume across various fields, the need for intelligent methods to analyze and extract useful information has become more critical than ever. Machine learning, as one of the most important branches of artificial intelligence, enables the identification of patterns and accurate predictions from complex datasets. This study investigates the effectiveness of machine learning methods in predicting the failure load of various cracked components under out-of-plane loading. To this end, a dataset consisting of 563 data points from experimental fracture tests on components with different materials, geometries, and loading conditions was collected. Finite element simulations were performed to compute stress intensity factors for all data points. Using relative importance analysis, the stress intensity factors, along with ultimate stress and fracture toughness, were selected as input features. Four machine learning models — artificial neural network (ANN), random forest (RF), support vector machine (SVM), and gradient boosting regressor algorithm (GBR) — were employed. Grid search and cross-validation were used to tune the hyperparameters of each model. The mean absolute percentage error (MAPE) was calculated for the optimized models, resulting in errors of 4.1%, 4.3%, 5.8%, and 7.9% for ANN, GBR, RF, and SVR, respectively. To evaluate the generalizability of the models, they were tested on 21 unseen data points. In this prediction task, the ANN, GBR, RF, and SVM models achieved accuracies of 93.9%, 93.3%, 91.8%, and 89.2%, respectively. It was also demonstrated that these models outperform theoretical fracture criteria such as the maximum tangential stress and the maximum tangential strain energy density in terms of prediction accuracy.
كليدواژه هاي فارسي
يادگيري ماشين , مكانيك شكست , بارگذاري خارج از صفحه , مود III بارگذاري
كليدواژه هاي لاتين
Machine learning , Fracture Mechanics , out of plane loading , Mode III loading
Author
Mohamad Masoud Mohamadkhani
SuperVisor
Dr. Majidreza Ayatollahi