Postopki za kalibriranje numeričnih modelov konstrukcijskih sistemov

magistrsko delo magistrskega študijskega programa II. stopnje Strojništvo

Blaž Kurent (Avtor), Miha Brojan (Mentor), Boštjan Brank (Komentor)

Povzetek

V magistrski nalogi raziskujemo postopke za kalibriranje numeričnih modelov konstrukcijskih sistemov glede na eksperimentalne podatke odziva sistema. Izmed možnih pristopov podrobneje obravnavamo dva - metodo odzivne površine in Bayesov pristop. Z metodo odzivne površine aproksimiramo odziv v odvisnosti od parametrov numeričnega modela ter iščemo take vrednosti parametrov, pri katerih se aproksimacija odziva najbolj ujema z eksperimentalnim. Bayesov pristop pa temelji na predpostavki, da so vrednosti parametrov naključne spremenljivke z določeno porazdelitvijo verjetnosti in išče rešitve, ki so najbolj verjetne. V nalogi obravnavamo dva primera: enostaven nosilec in gradbeno konstrukcijo, ki jo sestavljata jeklen okvir in sovprežna plošča iz profilirane pločevine in armiranega betona; za slednjo imamo na voljo eksperimentalne rezultate. Numerične analize izvedemo s komercialnim programom Ansys, kalibriranje numeričnega modela po obeh metodah pa z lastnim programom, napisanim v programskem jeziku Python. Izkaže se, da je zadovoljiva kalibracija z odzivno površino mogoča le, če je začetni numerični model dovolj dober približek realnega sistema. Zadovoljive rezultate z Bayesovim pristopom h kalibriranju pa lahko dosežemo tudi ob zmerni modelski napaki. Ne glede na izbrano metodo pa je kalibriranje numeričnega modela smiselno le takrat, ko je že osnovni model dober približek realnega stanja (t.j. ima majhno diskretizacijsko in modelsko napako).

Ključne besede

magistrske naloge;kalibriranje numeričnih modelov;metoda odzivne površine;Bayesov pristop;Monte Carlo Markove verige;Metropolis-Hastings algoritem;načrtovanje poskusov;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2019
Tipologija:	2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:	UL FS - Fakulteta za strojništvo
Založnik:	[B. Kurent]
UDK:	004.942:519.876.5:519.245(043.2)
COBISS:	16919323
Št. ogledov:	1059
Št. prenosov:	236
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Finite element model calibration procedures for strucutral systems
Sekundarni povzetek:	In this thesis, we study the procedures for calibrating numerical models of structural systems to match the experimental data. Two possible approaches are discussed in more detail - the response surface method and the Bayesian approach. Using the response surface method, we approximate the response with a function of chosen parameters and search for values that minimize the error between the approximation and the experiments. The Bayesian approach, however, is based on the assumption that parameter values are a random variable with a certain probability distribution and searches for the most probable solutions. Two examples are considered: a simple beam and a structure consisting of a steel frame and a steel-reinforced concrete slab supported on a corrugated steel plate; experimental results are available for the latter. Numerical analyses are performed with the commercial software Ansys. Calibration of the numerical model by both methods is performed using our own computer code written in the Python programming language. It turns out that successful calibration with a response surface is only possible if the initial numerical model is a good approximation of the real system. However, satisfactory results when calibrating a numerical model with moderate model error can also be achieved with the Bayesian approach. Regardless of the chosen method, calibration of a numerical model should be used only after discretization and model error is minimized.
Sekundarne ključne besede:	model calibration;response surface methodology;Bayesian approach;Markov Chain Monte Carlo;Metropolis-Hastings algorithm;design of experiments;
Vrsta dela (COBISS):	Magistrsko delo/naloga
Študijski program:	0
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. Ljubljana, Fak. za strojništvo
Strani:	XXII, 55 str.
ID:	11217828