Optimization of simulation parameters for wet concrete particles based on response surface methodology and PSO-BP-GA method

angleški

2026

letnik 72, številka 1/2

analiza odzivne površine   mokri betonski delci   optimizacija parametrov simulacije delcev

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Za reševanje izzivov nizke učinkovitosti umerjanja in omejene natančnosti pri diskretnem večparametričnem modeliranju posedanja mokrega betona, je bila v tej študiji razvita shema umerjanja parametrov, ki združuje načrtovanje eksperimentov in inteligentne algoritme. S tem je bila dosežena učinkovita in visoko natančna optimizacija inverzne funkcije za določitev kontaktnih parametrov, kar predstavlja zanesljivo osnovo za sorodne inženirske simulacije. Najprej je bil z eksperimentom poseda določen kot naravnega poseda mokrega betona, ki znaša 32,07°. Z uporabo Plackett– Burmanovega (PB) eksperimenta in eksperimenta najstrmejšega vzpona so bili identificirani trije parametri z največjim vplivom na kot naravnega poseda mokrega betona ter njihova optimalna območja vrednosti: statični koeficient trenja (X1), koeficient kotalnega trenja (X2) in površinska energija (X3). Nato je bilo z Box–Behnkenovim (BB) eksperimentalnim načrtom določenih 17 optimalnih kombinacij podatkov za te tri ključne parametre. Za vzpostavitev ciljne funkcije med kotom naravnega poseda mokrega betona in vplivnimi parametri ter za pridobitev optimalnih vrednosti parametrov je bila uporabljena metoda roja delcev, povratnega širjenja in genetskega algoritma (PSO-BP-GA). Najprej je bilo 80 % izmed 17 nizov podatkov, pridobljenih z BBtestom, uporabljenih kot učni vzorci za nevronsko mrežo s povratnim širjenjem (BPNN), preostalih 20 % pa kot testni vzorci. Nato je bil algoritem PSO uporabljen za optimizacijo uteži in pragov znotraj BPNN. Po določitvi ciljne funkcije je bil genetski algoritem (GA) uporabljen za inverzno optimizacijo, pri čemer je bil ciljni kot naravnega nasipa 32,07°. Končno so bile določene optimalne vrednosti parametrov: statični koeficient trenja med delci mokrega betona (X1) 0,158, koeficient kotalnega trenja (X2) 0,187 in površinska energija (X3) 1,580 J/m2. Na podlagi teh parametrov je bilo izvedenih pet simulacij, pri čemer je bil povprečni izračunani kot naravnega poseda 32,31°. V primerjavi z dejansko vrednostjo je relativna napaka znašala 0,748 %.

02.06.2026