Реконструкция дефектов в упругих телах сочетанием генетического алгоритма и метода конечных элементов
https://doi.org/10.12737/19686
Аннотация
Проведено моделирование системы неразрушающего контроля дефектов в твердых телах. Рассматриваются обратные геометрические задачи теории упругости для плоской прямоугольной области по реконструкции круговых полостей и трещин, выходящих на поверхность тела. Дополнительной информацией для решения этих задач является набор первых четырех собственных резонансных частот. Решение обратных задач основано на минимизации функционала невязки между измеренной входной информацией и рассчитанной в ходе численного решения прямых задач с заданными параметрами дефектов. В качестве инструмента решения прямых задач используется метод конечных элементов, реализованный в программе FlexPDE. Минимизация функционала осуществляется с помощью генетического алгоритма (ГА), реализованного в разработанной программе GAFEMNDT. В работе описан алгоритм этой программы и настройки ГА, которые используются в численных экспериментах. Приведены результаты этих экспериментов по определению параметров дефектов (координат центра, радиуса, координат выхода трещины на поверхность и ее размер). Эти результаты показывают достаточность дополнительной информации для преодоления некорректности задачи, а также высокую эффективность предложенного алгоритма, как в точности определения параметров дефектов, так и в скорости их поиска.
Об авторах
Аркадий Николаевич Соловьев
Донской государственный технический университет
Россия
Россия
Михаил Юрьевич Шевцов
Донской государственный технический университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Курбатова, П. С. Об использовании нейронных сетей в задачах определения дефектов в упругих телах / П. С. Курбатова, Н. И. Сапрунов, А. Н. Соловьев // Современные проблемы механики сплошной среды : материалы X междунар. конф. - 2006. - C. 175-180.
2. Соловьев, А. Н. Идентификация и исследование критического состояния поперечной трещины в полосе с накладкой на основе искусственных нейронных сетей / А. Н. Соловьев, Б. В. Соболь, А. А. Краснощеков // Дефектоскопия. - 2014. - Т. 50, №. 8. - С. 23-35.
3. Соловьев, А. Н. Реконструкция дефекта на поверхности труб с помощью сочетания метода конечных элементов и искусственных нейронных сетей / А. Н. Соловьев, З. Ч. Нгуен // Вестник ЮНЦ РАН. - 2014. - Т. 10, № 2. - C. 9-15.
4. Баранов, И. В. Об одном генетическом алгоритме и его применении в обратных задачах идентификации упругих сред / И. В. Баранов, А. О. Ватульян, А. Н. Соловьев // Вычислительные технологии. - 2006. - Т. 11, № 3. - С. 14-26.
5. Yongyong He. Using genetic algorithms and finite element methods to detect shaft crack for rotor-bearing system / Yongyong He, Dan Guo, Fulei Chu. // Mathematics and Computers in Simulation. - Vol. 57, 1-2. - P. 95-108.
6. Mohammad-Taghi Vakil-Baghmisheh. Crack detection in beam-like structures using genetic algorithms / Mohammad-Taghi Vakil-Baghmisheh, Mansour Peimani, Morteza Homayoun Sadeghi, Mir Mohammad Ettefagh // Applied Soft Computing. - Vol. 8, 2. - P. 1150-1160.
7. Fernando, S. Damage detection with genetic algorithms taking into account a crack contact model / Fernando S. Buezas, Marta B. Rosales, Carlos P. Filipich // Engineering Fracture Mechanics. - Vol. 78, 4. - P. 695-712.
8. Eleni N. Chatzi. Experimental application and enhancement of the XFEM-GA algorithm for the detection of flaws in structures. / Eleni N. Chatzi, Badri Hiriyur, Haim Waisman, Andrew W. Smyth // Computers & Structures. - Vol. 89, 7-8. - P. 556-570.
9. Новацкий, В. Теория упругости / В. Новацкий. - Москва : Мир, 1975. - 872 с.
10. Efficient genetic algorithms for professional purpose [Электронный ресурс] / СPAN. - Режим доступа : http : // search.cpan.org /~strzelec / AI-Genetic-Pro-0.4 / lib / AI / Genetic / Pro.pm / (дата обращения : 06.02.2016).
11. Learning Perl [Электронный ресурс] / The Perl Programming Language. - Режим доступа : http : // www.perl.org / (дата обращения : 06.02.2016).
Рецензия
Для цитирования:
Соловьев А.Н., Шевцов М.Ю. Реконструкция дефектов в упругих телах сочетанием генетического алгоритма и метода конечных элементов. Вестник Донского государственного технического университета. 2016;16(2):5-12. https://doi.org/10.12737/19686
For citation:
Solovyev A.N., Shevtsov M.Y. Reconstruction of defects in elastic bodies by combination of genetic algorithm and finite element method. Vestnik of Don State Technical University. 2016;16(2):5-12. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/19686
Просмотров:
586
Послать статью по эл. почте 