Predicția gradului de utilizare folosind un model bazat pe învățare automată

Această funcționalitate este disponibilă pentru șabloanele parametrice de îmbinare selectate, incluse în setul predefinit IDEA StatiCa. În versiunea 26.0, doar un număr limitat de șabloane suportă predicția, însă acoperirea va fi extinsă treptat în versiunile viitoare.

Pentru șabloanele suportate, gradul de utilizare prezis este afișat direct în scenă, oferind feedback imediat cu privire la capacitatea estimată a configurației curente. Valoarea afișată reprezintă o estimare generată de un model de învățare automată.

Metoda de predicție

Gradul de utilizare prezis se bazează pe un model de învățare automată antrenat pe un set mare de date cu variante de îmbinări pre-calculate. Pentru fiecare șablon parametric suportat, zeci de mii de modele cu diferite combinații de parametri au fost generate automat.

Toate aceste modele au fost calculate integral folosind analiza standard IDEA StatiCa Connection. Pe baza rezultatelor, a fost antrenat un model de învățare automată pentru a prezice gradul de utilizare al șablonului pentru combinații noi de parametri care nu fuseseră calculate explicit în prealabil.

Această abordare oferă o estimare rapidă a gradului de utilizare a îmbinării fără a fi necesară rularea unui calcul complet după fiecare modificare de parametru.

Cum este evaluată predicția

Pentru fiecare șablon parametric suportat, modelul de învățare automată ia în considerare geometria și parametrii șablonului, împreună cu componentele de încărcare aplicate în timpul antrenării.

Când utilizatorul modifică un parametru al șablonului (de ex., grosimea plăcii, dimensiunea șurubului sau distanțele față de margine), gradul de utilizare prezis este actualizat imediat. Aceasta permite utilizatorului să evalueze rapid dacă configurația curentă este mai aproape sau mai departe de capacitatea estimată.

Beneficiile utilizatorului în urma gradului de utilizare prezis

Datorită gradului de utilizare prezis, utilizatorul poate optimiza configurația îmbinării fără a rula în mod repetat calculul complet. Predicția oferă feedback instant în timpul modificărilor de parametri.

Odată ce utilizatorul este mulțumit de gradul de utilizare prezis, verificarea finală trebuie întotdeauna efectuată prin rularea calculului standard efort-deformație. Doar rezultatul calculat reprezintă verificarea conform codului de proiectare selectat.

Această abordare accelerează semnificativ procesul de proiectare, deoarece nu mai este necesară verificarea prin calcul a fiecărei variante intermediare de proiect.

Predicția afișată în scenă

Dacă în proiect sunt definite mai multe încărcări, gradul de utilizare prezis afișat în scenă corespunde întotdeauna încărcării în care îmbinarea atinge cel mai mare grad de utilizare. Predicțiile pentru celelalte încărcări nu sunt afișate simultan.

În mod similar, atunci când două sau mai multe șabloane parametrice sunt utilizate în cadrul unui singur model de îmbinare, gradul de utilizare prezis afișat în scenă reprezintă șablonul cel mai solicitat, nu gradul de utilizare al rostului în ansamblu, deoarece interacțiunea combinată a șabloanelor nu este luată în considerare.

Gradele de utilizare prezise pentru șabloanele individuale pot fi vizualizate prin selectarea fiecărui șablon separat. Aceasta permite utilizatorului să evalueze gradul de utilizare estimat al fiecărui șablon în mod independent, ținând cont că valoarea afișată nu reprezintă comportamentul combinat al întregului model de îmbinare.

Limitări

Gradul de utilizare prezis este destinat să ofere o estimare rapidă în timpul proiectării îmbinării. La interpretarea valorii afișate, este important să se înțeleagă ipotezele utilizate în timpul antrenării modelului de învățare automată și limitările inerente care rezultă din acestea.

Următoarele limitări se aplică gradului de utilizare prezis:

 1  Considerații privind încărcările

• Componente de încărcare limitate – Antrenarea fiecărui șablon a inclus doar două componente de încărcare (de ex., Vz și My), cazurile de ancorare fiind antrenate pentru trei componente. Alte componente de încărcare nu sunt luate în considerare pentru predicție. Dacă aceste componente sunt decisive pentru comportamentul îmbinării, gradul de utilizare prezis poate diferi semnificativ față de rezultatul calculat.
• Doar elementul conectat – Predicția ia în considerare încărcările aplicate doar elementului conectat. Încărcările care acționează asupra elementului de rezemare nu sunt incluse. Acolo unde elementul de rezemare este semnificativ solicitat, rezultatul calculat poate fi substanțial mai puțin favorabil decât predicția.

2  Ipoteze de modelare

• Suduri cap la cap (CJP) presupuse – Modelele au fost antrenate presupunând suduri cap la cap (CJP). Dimensiunea sudurii nu este, prin urmare, reflectată în gradul de utilizare prezis. Dacă capacitatea sudurii este decisivă, predicția poate diferi semnificativ față de rezultatul calculat. Proiectarea automată a sudurilor cu suprarezistență, pentru rezistență completă, ductilitate minimă sau estimarea capacității este disponibilă în meniul contextual al elementului de proiect.
• Setări implicite de proiect necesare – Gradul de utilizare prezis oferă rezultate fiabile doar dacă setările proiectului corespund celor utilizate în timpul antrenării. Aceasta înseamnă că trebuie utilizate setările implicite ale proiectului, în special factorii de siguranță, setările plasei, lungimile implicite și diviziunea segmentelor.

3  Disponibilitate

• Doar pentru codurile de proiectare EN și AISC.
• Doar când este selectată analiza Efort–Deformație.
• Este necesară o conexiune la Internet.
  

4  Modificări ale șablonului

• Fila Developer și modificările schemei structurale – Dacă utilizatorul modifică șablonul în fila Developer (de ex., eliminând parametri, modificând limitele parametrilor) sau selectează un element de rezemare diferit, predicția devine indisponibilă. În astfel de cazuri, algoritmul nu poate controla cât de mult diferă îmbinarea modificată față de șablonul original antrenat.
• Modificări geometrice – Unele modificări geometrice nu sunt încă reflectate în gradul de utilizare prezis. De exemplu, modificarea unghiului sau a excentricității axei elementului conectat nu este luată în considerare și, în astfel de cazuri, gradul de utilizare prezis poate diferi semnificativ față de rezultatul calculat.
• Operații suplimentare – Dacă o operație suplimentară este adăugată la șablon (de ex., un element de rigidizare), gradul de utilizare prezis va fi în continuare afișat, dar efectul acelei operații nu este inclus în predicție.
  

5  Șabloane multiple

• Când mai multe șabloane sunt utilizate în cadrul unui singur model de îmbinare, gradul de utilizare al fiecărui șablon poate fi prezis separat. Cu toate acestea, interacțiunea lor reciprocă nu este luată în considerare.

Observație finală

Gradul de utilizare prezis trebuie înțeles întotdeauna ca o estimare. Instrumentele de învățare automată nu pot înlocui un calcul structural complet efectuat de un inginer.

Predicția poate oferi economii semnificative de timp în timpul optimizării îmbinării, permițând compararea rapidă a diferitelor configurații de parametri.

Limitările enumerate vor fi reduse treptat pe măsură ce procesul de învățare automată și seturile de date de antrenare sunt extinse în continuare. În același timp, numărul de șabloane parametrice suportate cu funcționalitate de predicție va continua să crească.