Application of differential evolution algorithm for identification of experimantal data

• Autorzy: Maciejewski Ł.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie algorytmu ewolucji różnicowej do identyfikacji danych eksperymentalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the authors present the approach to modelling of austenitic steel hardening basing on the Frederick-Armstrong's rule and Chaboche elastic-plastic material model with mixed hardening. Non-linear uniaxial constitutive equations are derived from more general relations with the assumption of an appropriate evolution of back stress. The aim of the paper is to propose a robust and efficient identification method of a well known material model. A typical LCF strain-controlled test was conducted for selected amplitudes of total strain. Continuous measurements of instant stress and total strain values were performed. Life time of a specimen, signals amplitudes and load frequency were also recorded. Based on the measurement, identification of constitutive equation parameters was performed. The goal was to obtain a model that describes, including hardening phenomenon, a material behaviour during the experiment until the material failure. As a criterion of optimisation of the model least square projection accuracy of the material response was selected. Several optimisation methods were examined. Finally, the differential evolution method was selected as the most efficient one. The method was compared to standard optimisation methods available in the MATLAB environment. Significant decrease of computation time was achieved as all the optimisation procedures were run parallel on a computer cluster.

PL

W pracy autorzy przedstawiają sposób matematycznego opisu procesu umocnienia stali austenitycznej w oparciu o modele Fredericka-Armstronga i sprężysto-plastyczny Chaboche z mieszanym umocnieniem. Nieliniowe jednoosiowe równania konstytutywne są wyprowadzane z bardziej ogólnej zależności przy założeniu odpowiedniej postaci równania ewolucji środka powierzchni plastyczności. Celem pracy jest zaproponowanie wydajnej metody identyfikacji dla dobrze znanego modelu. Dla wybranych amplitud odkształcenia całkowitego przeprowadzono typowe próby niskocyklowe. Rejestrowano czasy życia próbek a także amplitudy i częstotliwości sygnału sterującego (odkształcenia całkowitego) i sygnału odpowiedzi materiału (naprężenia). W oparciu o wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzono identyfikację parametrów równania konstytutywnego. Celem identyfikacji było uzyskanie modelu opisującego zachowanie się materiału w trakcie próby aż do jego zniszczenia. Za kryterium optymalizacji przyjęto estymator otrzymany metodą najmniejszych kwadratów. Przetestowano kilka metod optymalizacji. Ostatecznie, jako najbardziej wydajną, wybrano metodę ewolucji różnicowej. Metodę porównano ze standardowymi metodami dostępnymi w pakiecie MATLAB. Znaczną redukcję czasu identyfikacji uzyskano dzięki równoległemu uruchamianiu procedur optymalizacyjnych w klastrze obliczeniowym.

Słowa kluczowe

EN

austenitic steel; hardening; modelling; identification; differential evolution

PL

stal austenityczna; utwardzanie; modelowanie; identyfikacja; ewolucja różnicowa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. LIV, nr 4
• Strony: 327--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Maciejewski Ł.

• Wrocław University of Technology, Institute of Materials Science and Applied Mechanics, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław, Poland,

Bibliografia

• [1] Chaboche J. L.: Cyclic Viscoplastic Constitutive equations, Part I: a Thermodynamically Consistent Formulation, Journal of Applied Mechanics, 60, 1993, pp. 813÷821.
• [2] Jiang Y., Kurath P.: Characteristics of the Armstrong-Frederick type plasticity models, International Journal of Plasticity, 12, 1996, pp. 387÷415.
• [3] Mroz Z., Ziętek G.: Modelling of cyclic hardening of metals coupled with martensitic transformation, Archives of Mechanics, 59, 2007, pp. 3÷20.
• [4] Storn R., Price K.: Differential Evolution – A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces, Journal for Global Optimization 11, 1997, pp. 341÷359.
• [5] Storn R., Price K.: Differential Evolution (DE) for Continuous Function Optimization (an algorithm by Kenneth Price and Rainer Storn), http://www.icsi.berkeley.edu/ storn/code.html (accessed: January 2006 – July 2007).
• [6] Maciejewski Ł., Myszka W., Ziętek G.: Estymacja parametrów nieliniowego równania konstytutywnego przy obciążeniach cyklicznych, in proceedings of XXI Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, ATR, Bydgoszcz 2006.