Determination of Material Fracture Parameters of Cementitious Composites Using Soft Computing-Aided Factor Sensitivity Analysis
Project goals
The project is focused on determination of fracture-mechanical parameters of concrete and other quasi-brittle materials by means of the computational and experimental methodologies. These methodologies have been developed recently on both Czech and China sides. The main emphasize is on assessment of both deterministic and statistical material parameters of fracture energy, tension softening, strengths and modulus of elasticity of these materials, including statistical correlations. Experimental techniques, as three-point bending of notched specimens will be used, enhanced and combined with numerical modeling via nonlinear fracture mechanics. Advanced evaluation of parameters is based on the approaches of soft computing – inverse analysis using mainly artificial neural networks trained by virtual stochastic nonlinear finite element simulation. As sensitivity analysis is important part of the procedure, focus will be devoted to three alternative approaches: With respect to the small-sample simulation techniques utilized for reliability assessment of time-consuming nonlinear problems, the most straightforward and simplest approach uses the non-parametric rank-order statistical correlation between the basic random variables and the structural response variable. The second sensitivity approach is based on artificial neural network. A neural network ensemble-based sensitivity analysis is used. In this approach, a group of preselected superior neural networks is trained to independently carry out neural network modeling and performing parametric sensitivity analysis. The third method is sensitivity analysis in terms of coefficient of variation. In this approach, the ratio is calculated between the coefficient of variation of selected basic variable and the partial coefficient of variation of resistance, for the case in which the selected random variable is the only one treated as random in simulation process.
Keywords
fracturecementitiouscompositessensitivityanalysissoft computingartificialneuralnetworks
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta stavební
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT-21324/2017-1
Alternative language
Project name in Czech
Stanovení materiálových lomových parametrů cementových kompozitů pomocí soft computing a citlivostní analýzy
Annotation in Czech
Projekt je zaměřen na stanovení lomově-materiálových parametrů betonu a jiných kvazikřehkých materiálů pomocí výpočtových a experimentálních postupů a metod. Tyto metody byly v poslední době vyvíjeny jak na české tak na čínské straně. Hlavní důraz je na stanovení jak deterministických, tak statistických materiálových parametrů lomové energie, tahového změkčení a modulu pružnosti těchto materiálů a také statistické závislosti veličin. Budou použity experimentální metody, jako je tříbodový ohyb nosníků se zářezem. Tyto metody budou kombinovány s numerickým modelováním za použití nelineární lomové mechaniky. Pokročilé stanovení parametrů je založeno na přístupech soft computing – Inverzní analýza založená na umělých neuronových sítích naučených pomocí virtuální stochastické nelineární simulace metodou konečných prvků. Citlivostní analýza je důležitou nedílnou částí postupu, pozornost bude věnována třem alternativním metodám: S ohledem na využití analýzy s malým počtem simulací pro spolehlivostní analýzu časově náročných nelineárních úloh, nejpřímější e nejjednodušší metoda je představována neparametrickou pořadovou korelací mezi základními náhodnými veličinami a veličinami odezvy konstrukce. Druhá metoda představuje využití umělých neuronových sítí. Jedná se o metodu založenou na souboru neuronových sítí. Při této metodě je zvolen soubor různých neuronových sítí, které jsou naučeny nezávisle, na základě výsledků je provedena citlivostní analýza. Třetí metoda je metoda ve formě variačních koeficientů. Zde jsou porovnávány variační koeficienty jednotlivých náhodných veličin
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
IN - Informatics
CEP - secondary branch
JL - Fatigue and fracture mechanics
CEP - another secondary branch
JI - Composite materials
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
20306 - Audio engineering, reliability analysis
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The result is 3 articles in professional journals and an extension of cooperation to solve other issues related to the focus of the research team of the joint project. all project objectives have been met.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jul 26, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 28, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-MSM-8H-U/01:1
Data delivery date
Jun 18, 2019
Finance
Total approved costs
270 thou. CZK
Public financial support
270 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
270 CZK thou.
Public support
270 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
CEP
IN - Informatics
Solution period
26. 07. 2017 - 31. 12. 2018