Prédiction du taux de travail à l'aide d'un modèle d'apprentissage automatique

Cette fonctionnalité est disponible pour certains modèles d'assemblages paramétriques inclus dans l'ensemble prédéfini d'IDEA StatiCa. Dans la version 26.0, seul un nombre limité de modèles prend en charge la prédiction, mais la couverture sera progressivement étendue dans les versions futures.

Pour les modèles pris en charge, le taux de travail prédit est affiché directement dans la scène, fournissant un retour immédiat sur la capacité attendue de la configuration actuelle. La valeur affichée représente une estimation générée par un modèle d'apprentissage automatique.

La méthode de prédiction

Le taux de travail prédit est basé sur un modèle d'apprentissage automatique entraîné sur un large ensemble de données de variantes d'assemblages précalculées. Pour chaque modèle paramétrique pris en charge, des dizaines de milliers de modèles avec différentes combinaisons de paramètres ont été générés automatiquement.

Tous ces modèles ont été entièrement calculés à l'aide de l'analyse standard IDEA StatiCa Connection. Sur la base des résultats, un modèle d'apprentissage automatique a été entraîné pour prédire le taux de travail du modèle pour de nouvelles combinaisons de paramètres qui n'avaient pas été explicitement calculées au préalable.

Cette approche fournit une estimation rapide du taux de travail de l'assemblage sans avoir besoin d'effectuer un calcul complet après chaque modification de paramètre.

Comment la prédiction est évaluée

Pour chaque modèle paramétrique pris en charge, le modèle d'apprentissage automatique prend en compte la géométrie et les paramètres du modèle, ainsi que les composantes de charge appliquées lors de l'entraînement.

Lorsque l'utilisateur modifie un paramètre du modèle (par exemple, l'épaisseur de la platine, la taille des boulons ou les distances aux bords), le taux de travail prédit est mis à jour immédiatement. Cela permet à l'utilisateur d'évaluer rapidement si la configuration actuelle est plus proche ou plus éloignée de la capacité attendue.

Les avantages du taux de travail prédit pour l'utilisateur

Grâce au taux de travail prédit, l'utilisateur peut optimiser la configuration de l'assemblage sans effectuer répétitivement le calcul complet. La prédiction fournit un retour instantané lors des modifications de paramètres.

Une fois que l'utilisateur est satisfait du taux de travail prédit, la vérification finale doit toujours être effectuée en exécutant le calcul standard contrainte-déformation. Seul le résultat calculé représente la vérification normative réelle selon le code sélectionné.

Cette approche accélère considérablement le processus de conception, car il n'est plus nécessaire de vérifier par calcul chaque variante de conception intermédiaire.

Prédiction affichée dans la scène

Si plusieurs effets de charge sont définis dans le projet, le taux de travail prédit affiché dans la scène correspond toujours à l'effet de charge pour lequel l'assemblage atteint le taux de travail le plus élevé. Les prédictions pour les autres effets de charge ne sont pas affichées simultanément.

De même, lorsque deux modèles paramétriques ou plus sont utilisés au sein d'un même modèle d'assemblage, le taux de travail prédit affiché dans la scène représente le modèle le plus sollicité, et non le taux de travail de l'assemblage dans son ensemble, car l'interaction entre les modèles combinés n'est pas prise en compte.

Les taux de travail prédits pour les modèles individuels peuvent être consultés en sélectionnant chaque modèle séparément. Cela permet à l'utilisateur d'évaluer le taux de travail estimé de chaque modèle indépendamment, tout en gardant à l'esprit que la valeur affichée ne représente pas le comportement combiné de l'ensemble du modèle d'assemblage.

Limitations

Le taux de travail prédit est destiné à fournir une estimation rapide lors de la conception d'un assemblage. Lors de l'interprétation de la valeur affichée, il est important de comprendre les hypothèses utilisées lors de l'entraînement du modèle d'apprentissage automatique et les limitations inhérentes qui en résultent.

Les limitations suivantes s'appliquent au taux de travail prédit :

 1  Considérations relatives aux charges

• Composantes de charge limitées – L'entraînement de chaque modèle n'incluait que deux composantes de charge (par exemple, Vz et My), les cas d'ancrage étant entraînés pour trois composantes. Les autres composantes de charge ne sont pas prises en compte pour la prédiction. Si ces composantes sont déterminantes pour le comportement de l'assemblage, le taux de travail prédit peut différer significativement du résultat calculé.
• Élément connecté uniquement – La prédiction prend en compte uniquement les charges appliquées à l'élément connecté. Les charges agissant sur l'élément porteur ne sont pas incluses. Lorsque l'élément porteur est significativement chargé, le résultat calculé peut être substantiellement moins favorable que la prédiction.

2  Hypothèses de modélisation

• Soudures bout à bout (CJP) supposées – Les modèles ont été entraînés en supposant des soudures bout à bout (CJP). La taille des soudures n'est donc pas reflétée dans le taux de travail prédit. Si la capacité des soudures est déterminante, la prédiction peut différer significativement du résultat calculé. La conception automatique des soudures avec surcapacité, pour une résistance totale, une ductilité minimale ou une estimation de capacité est disponible dans le menu contextuel de l'élément de projet.
• Paramètres de projet par défaut requis – Le taux de travail prédit offre des résultats fiables uniquement si les paramètres du projet correspondent à ceux utilisés lors de l'entraînement. Cela signifie que les paramètres de projet par défaut doivent être utilisés, en particulier les coefficients de sécurité, les paramètres de maillage, les longueurs par défaut et la division en segments.

3  Disponibilité

• Uniquement pour les codes de calcul EN et AISC.
• Uniquement lorsque l'analyse Contrainte–Déformation est sélectionnée.
• Une connexion Internet est requise.
  

4  Modifications de modèles

• Onglet Développeur et modifications du schéma structurel – Si l'utilisateur modifie le modèle dans l'onglet Développeur (par exemple, en supprimant des paramètres, en modifiant les limites des paramètres) ou sélectionne un élément porteur différent, la prédiction devient indisponible. Dans de tels cas, l'algorithme ne peut pas contrôler dans quelle mesure l'assemblage modifié diffère du modèle entraîné d'origine.
• Modifications géométriques – Certaines modifications géométriques ne sont pas encore reflétées dans le taux de travail prédit. Par exemple, la modification de l'angle ou de l'excentricité d'axe de l'élément connecté n'est pas prise en compte, et dans de tels cas, le taux de travail prédit peut différer significativement du résultat calculé.
• Opérations supplémentaires – Si une opération supplémentaire est ajoutée au modèle (par exemple, un raidisseur), le taux de travail prédit sera toujours affiché, mais l'effet de cette opération n'est pas inclus dans la prédiction.
  

5  Modèles multiples

• Lorsque plusieurs modèles sont utilisés au sein d'un même modèle d'assemblage, le taux de travail de chaque modèle peut être prédit séparément. Cependant, leur interaction mutuelle n'est pas prise en compte.

Remarque finale

Le taux de travail prédit doit toujours être compris comme une estimation. Les outils d'apprentissage automatique ne peuvent pas remplacer un calcul structurel complet effectué par un ingénieur.

La prédiction peut apporter un gain de temps significatif lors de l'optimisation des assemblages en permettant une comparaison rapide de différentes configurations de paramètres.

Les limitations listées seront progressivement réduites à mesure que le processus d'apprentissage automatique et les ensembles de données d'entraînement seront davantage développés. Dans le même temps, le nombre de modèles paramétriques pris en charge avec la fonctionnalité de prédiction continuera d'augmenter.