مدل سازی فازی سوگینو برای پیش بینی سریع تنش کششی در کشش عمیق جایگزینی برای شبیه سازی های مکرر FEM

شبیه سازی المان محدود فرآیند کشش عمیق با تماس های غیرخطی، تغییر شکل بزرگ و معیار تسلیم ناهمسانگرد برای هر تحلیل ۲۰ تا ۳۰ دقیقه زمان می برد. این برای یک بار اجرا قابل قبول است اما برای بهینه سازی که نیازمند هزاران ارزیابی تابع هزینه است، عملا غیرممکن می شود. در این پژوهش یک مدل فازی سوگینو به عنوان مدل جایگزین (Surrogate Model) برای پیش بینی تنش کششی در ورق ناهمسانگرد توسعه داده شده است. داده های آموزش از یک تحلیل المان محدود کامل در ANSYS شامل ۷ مرحله بارگذاری سنبه از تماس اولیه تا عمق ۳۵۰۱ میلی متر استخراج شد و ۳۰ نقطه با موقعیت های مختلف (ترکیبی از جابجایی سنبه و فاصله از سطح ورق) برای آموزش انتخاب گردید. برای اعتبارسنجی واقعی مدل نه صرفا بازتولید داده های آموزش از روش اعتبارسنجی متقابل cross fold استفاده شد. داده ها به ۵ دسته تقسیم و مدل ۵ بار، هر بار با ۲۴ داده آموزش و ۶ داده آزمون ساخته و ارزیابی گردید. میانگین R² روی داده های آزمون ۰۹۶۱/۱۸ و میانگین RMSE مقیاس نرمال شده نسبت به تنش (حداکثر) ۲۰۰۳۱/۲۰۰۶ به دست آمد. برای مقایسه، منصفانه یک رگرسیون چندجمله ای درجه ۲ با ۶ پارامتر روی همان داده ها آموزش داده شد که به آزمون ۰۰۰۴ رسید؛ ۹ واحد درصد پایین تر از مدل فازی. تحلیل حساسیت شعاع خوشه بندی نشان داد که مقدار ۰.۵ با ۲۳ قانون تعادل بهینه بین دقت (R²) و پیچیدگی مدل را فراهم می کند. نسبت سرعت مدل فازی به ANSYS حدود ۱:۰۰۰،۱۲۰ است. یعنی پیش بینی ای که در ANSYS ۲۰ دقیقه طول می کشد، در مدل فازی ۰.۱ ثانیه زمان می برد. این مدل برای کاربردهای بهینه سازی و تحلیل حساسیت که در آنها سرعت مهم تر از دقت مطلق است مناسب می باشد.

کلیدواژه ها:

منطق فازی ، سوگینو ، کشش عمیق ، ANSYS ، اعتبارسنجی متقابل ، خوشه بندی کاهشی ، مدل جایگزین