从混凝土配合比到结构设计——不确定性下的整体优化流程
最优化与控制
2023-12-07 v1 计算物理
机器学习
摘要
设计桥梁、大坝或建筑物等土木结构是一项复杂的任务，需要多位专家的协同。每位专家负责流程的不同部分。这通常以顺序方式进行，例如结构工程师在假设特定材料属性（例如混凝土的强度等级）的情况下进行设计，然后材料工程师在这些限制下优化材料。本文提出了一种整体优化流程，将混凝土配合比设计与结构仿真结合在一个联合的正向工作流中，我们最终寻求对其进行反演。通过这种方式，可以考虑超出标准范围的新配合比。任何设计工作都应考虑到不确定性的存在，这些不确定性可以是偶然的或认知的，例如当数据用于校准物理模型或识别填补工作流中缺失环节的模型时。对已建立的因果关系进行反演带来了若干挑战，特别是当这些关系涉及通常不提供导数/敏感度的基于物理的模型，或者存在设计约束时。为此，我们提倡变分优化，并提出了扩展和适当选择的启发式方法以克服上述挑战。所提出的方法论通过预制混凝土梁的设计进行了说明，目标是最小化全球变暖潜能值，同时满足根据 Eurocode 规定的与其 28 天后承载力相关的多项约束、由复杂的非线性有限元模型计算的脱模时间，以及水化期间的最高温度。
引用
@article{arxiv.2312.03607,
title = {From concrete mixture to structural design -- a holistic optimization procedure in the presence of uncertainties},
author = {Atul Agrawal and Erik Tamsen and Phaedon-Stelios Koutsourelakis and Joerg F. Unger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.03607},
year = {2023}
}