Predição de propriedades mecânicas de compósitos unidirecionais através de redes neurais artificiais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Oliveira, Giorgio André Brito
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24978
Resumo: The composite materials are a new highlight in the technological advancement, consequently leading to the development of new researches due to its growing demand in the most diverse areas. Among these researches, arise those that have the objective to facilitate the application of these materials, through a fast estimation of its mechanical properties, without the need for experimental procedures, with this being the main factor in the projects preparation. Thus the micromechanical models appeared, which gained importance due to its practicality, such as the Mix Rule and the Halpin-Tsai equations. Recently, new computational models are combining micromechanical models and perfecting them to obtain maximum accuracy, as for instance in the Artifical Neural Networks application. Therefore, this work aims to create an Artificial Neural Network (ANN) architecture capable of modeling the shear modulus and ultimate longitudinal stress of unidirectional composites. When the ANN´s are trained and tested, they will serve as computational tools, similar to functions, where an input is supplied to obtain a desired output. To achieve this goal, it was necessary a collection of data in literature, which were divided in a training group and a testing group, with the cross validation between them being performed. Seven different types of architectures were developed, three for the G12 and four for the Xt, each of these with two, three and four inputs. Among these models, three of them are considered mixed models, which combines values from the output of the ANN with values obtained from the micromechanical models, such as the Halpin-Tsai. After the ANN training, a comparative analysis was performed between the values from the ANN and the experimental values, with quantitative and qualitative analysis being performed with the Halpin-Tsai model as a base for comparison, presenting higher values for the correlation coefficient and smaller values for the root mean square error.
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Therefore, this work aims to create an Artificial Neural Network (ANN) architecture capable of modeling the shear modulus and ultimate longitudinal stress of unidirectional composites. When the ANN´s are trained and tested, they will serve as computational tools, similar to functions, where an input is supplied to obtain a desired output. To achieve this goal, it was necessary a collection of data in literature, which were divided in a training group and a testing group, with the cross validation between them being performed. Seven different types of architectures were developed, three for the G12 and four for the Xt, each of these with two, three and four inputs. Among these models, three of them are considered mixed models, which combines values from the output of the ANN with values obtained from the micromechanical models, such as the Halpin-Tsai. After the ANN training, a comparative analysis was performed between the values from the ANN and the experimental values, with quantitative and qualitative analysis being performed with the Halpin-Tsai model as a base for comparison, presenting higher values for the correlation coefficient and smaller values for the root mean square error.Os materiais compósitos são um novo destaque no avanço tecnológico, impondo novas pesquisas relacionadas ao assunto devido a sua crescente demanda nas mais diversas áreas. Dentre essas pesquisas surgem as que tem como objetivo facilitar as aplicações desses materiais, através de uma rápida apuração das suas propriedades mecânicas sem a necessidade de procedimentos experimentais, sendo essa fator primacial na preparação de projetos. Assim surgiram os modelos micromecânicos, que ganharam destaque devido a sua praticidade, como exemplo das equações da Regra das Misturas e das equações de Halpin-Tsai. Recentemente, novos modelos computacionais vem combinando modelos micromecânicos e aperfeiçoando-os para se ter a máxima acurácia, como por exemplo as redes neurais artificiais (RNAs). Com base nisso, este trabalho visa a criação de arquiteturas de RNAs capazes de modelar o módulo de cisalhamento (G12) e a tensão última de tração longitudinal (Xt) de compósitos unidirecionais. Com as RNAs treinadas e testadas, essas vão servir como ferramentas computacionais, semelhante a funções, em que fornecendo as entradas teremos uma saída desejada. Para isso, fez-se necessário uma coleta de dados da literatura, que foram divididos em um conjunto de treino e um conjunto de teste, para realização da validação cruzada. Se desenvolveram sete tipos de arquiteturas diferentes, três para o G12 e quatro para o Xt, na qual essas possuem entre duas, três e quatro entradas. Dentre esses modelos três deles são considerados modelos mistos, que combina valores da saída da RNA com os valores obtidos vindos de modelos micromecânicos, como o modelo de Halpin-Tsai. Após o treinamento das RNAs, foi realizada uma análise comparativa dos valores vindos da RNA e dos valores experimentais, e ainda análises quantitativas e qualitativas com base no modelo de comparação (modelo de Halpin-Tsai e modelo da Regra das Misturas), apresentando maiores valores de coeficiente de correlação e menores valores de erro quadrático médio.BrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAFreire Júnior, Raimundo Carlos SilvérioBelisio, Adriano SilvaCosta Júnior, João Carlos ArantesBessa, Wallace MoreiraOliveira, Giorgio André Brito2018-04-04T14:49:23Z2018-04-04T14:49:23Z2018-02-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Giorgio André Brito. Predição de propriedades mecânicas de compósitos unidirecionais através de redes neurais artificiais. 2018. 107f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24978porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2019-01-30T20:42:26Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/24978Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2019-01-30T20:42:26Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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