Intelligent graphic modeler integrating FE analysis of transient heat transfer with early computer-aided design of energy-efficient buildings

• Autorzy: Krzaczek M.

Warianty tytułu

PL

Inteligentny modeler graficzny integrujący analizę niestacjonarnego przepływu ciepla z komputerowym wspomaganiem projektowania budynków energooszczednych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the Intelligent Graphic Modeler concept, the novel approach to an integration of computer-aided design and FE analysis of 2D heat transfer in the building walls. IGM integrates FEA and design at a very first stage of the design process. The IGM concept is based on AI techniques and Fuzzy Logic approach. It introduces a fundamental and unique idea of a human brain following recognition to extract a knowledge from the poor information entity-based technical drawings. Fuzzy Modeler has been developed to implement the unique idea of recognition. Fuzzy Modeler extracts a geometrical information in process of recognition and identification of the inaccurate and equivocal entity-based drawings. To identify the heat transfer conditions, an unique idea of fuzzy expert system Task Identification Module is introduced. Task Identification Module identifies the heat transfer conditions and creates a discrete FE model. Task Identification Module is able to run computations and to present results, as well. ARTIF HEAT Module being a practical application of the IGM concept is presented.

PL

Skrócenie czasu trwania procesu projektowania wymaga zastosowania analizy konstrukcji za pomocą MES już na bardzo wczesnym etapie procesu projektowania. Na tak wczesnym etapie projektowania, analiza powinna być przeprowadzona przez samego konstruktora. Bez żadnych wątpliwości, umożliwi to znaczące przyspieszenie procesu projektowania i poprawi jakość projektowanej konstrukcji. Na wczesnym etapie komputerowo wspomaganego projektowania budowlanego i architektonicznego zwykle stosuje się podejście oparte na prostych obiektach graficznych. Jednakże, podejście oparte na prostych obiektach graficznych prowadzi do powstania modeli ubogich w informację oraz do niedokładnych i niejednoznacznych rysunków technicznych. Utrudnia to integrację wczesnej fazy projektowania z fazą analizy konstrukcji w systemach CAD. Niniejsza praca prezentuje koncepcję Intelligent Graphic Modeler, będącą nowatorskim podejściem do integracji wspomaganego komputerowo projektowania z analizą MES przepływu ciepła w mostkach cieplnych przegród budowlanych. IGM integruje fazę projektowania i analizę MES na bardzo wczesnym etapie procesu projektowania. Koncepcja IGM oparta jest na Logice Rozmytej, a do jej opracowania zastosowano techniki sztucznej inteligencji. W celu ekstrakcji wiedzy z ubogich w informację modeli, koncepcja IGM wprowadza unikalną i fundamentalną ideę rozpoznawania rysunku zgodnie z procesem odbywającym się w mózgu człowieka. W pracy zaprezentowano nowatorski Modeler Rozmyty, w którym zaimplementowano unikalną koncepcję rozpoznawania. Modeler Rozmyty dokonuje ekstrakcji danych geometrycznych poprzez rozpoznanie i identyfikację niedokładnych i niejednoznacznych rysunków, złożonych z prostych obiektów graficznych. W celu identyfikacji warunków pracy układu fizycznego opracowano nowatorski rozmyty system ekspertowy Task Identification Module. Task Identification Module identyfikuje symbole graficzne prezentujące warunki przepływu ciepła w układzie fizycznym i tworzy model dyskretny zjawiska fizycznego. Task Identification Module jest również w stanie wykonać obliczenia i zaprezentować wyniki. Działanie IGM zaprezentowano na przykładach wykonanych za pomocą systemu ARTIF HEAT Module, który jest praktyczną implementacją koncepcji IGM.

Słowa kluczowe

EN

artificial intelligence; fuzzy modeler; heat transfer; computer-aided design; energy-efficient building; finite element method

PL

sztuczna inteligencja; modeler rozmyty; przepływ ciepła; wspomaganie komputerowe; projektowanie; budynek energooszczędny; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 54, nr 3
• Strony: 531--558
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il.

Twórcy

autor

Krzaczek M.

• University of Technlogy, Department of Civil and Environmental Engineering, Gdańsk, Poland,

Bibliografia

• 1. ABAQUS by Abaqus, Inc., Providence, RI, USA 2006.
• 2. ADVC Builder by Allied Engineering Corporation, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan 2007.
• 3. AutoCad by AutoDesk, Inc., San Rafael, CA, USA 2007.
• 4. CATIA by Dassault Systemes, Paris, France 2004.
• 5. Ch. W. ECKARD, Advantages and disadvantages of FEM analysis in an early state of the design process, Creative Engineering Services, Stuttgart 2000.
• 6. M. FRIEDMAN, A. KANDEL, On the design of a fuzzy intelligent differential equation solver, Fuzzy Expert Systems, CRC Press, 1992.
• 7. D. E. GRIERSON, G. E. CAMERON, An expert systems for structural steel design, [In:] Artificial Intelligence In Engineering: Design, Elsevier Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston 1988.
• 8. E. HINTON, D. R. J. OWEN, An introduction to Finite Element Computations, Swansea: Pineridge Press Limited, 1979.
• 9. M. KRZACZEK, GDE: new approach to graphical modeling, Journal of Computing in Civil Engineering, 8, l Jan., 103-124, ASCE, New York 1994.
• 10. M. KRZACZEK, HEAT - FEA program for transient heat transfer. Technical documentation, Solid Consult, Gdańsk 1995.
• 11. P. KRZEMIEŃ, M. KRZACZEK, Reguły tworzenia siatki elementów skończonych dla systemu ekspertowego w obliczeniach układów płytowych, V Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Autoprogress'95, Jachranka k/Warszawy 1995.
• 12. P. KRZEMIEŃ, A. NIEMUNIS, Dokumentacja techniczna generatora siatki elementów skończonych GEN2, SOLID Consult, Gdańsk 1995.
• 13. P. H. LINDSAY, D. A. NORMAN, Human Information processing. An introduction to psychology, Academic Press Inc., New York 1972.
• 14. S. C. Lu, M. J. SARAN, M. A. MILLER, Integration of CAD and FEA for concurrent engineering design of sheet stamping, Journal of Mechanical Design, 118, 3, 1996.
• 15. T. Lu, C. TAI, F. Şu, S. CAI, A new recognition model for electronic architectural drawings, Computer-Aided-Design, 37, 10, 2004.
• 16. NEiNASTRAN by NORAN Engineering, Inc., Westminster, CA, USA 2007.
• 17. A. PANEK, Dokumentacja techniczna generatora klimatu, Warszawa 1992.
• 18. RADTHERM by ThermoAnalytics, Inc, Calumet MI., USA.
• 19. S. RAJASEKARAN, F. M. FEBIN, V. J. RAMASAMY, Artificial Fuzzy Neural Networks in civil engineering, Computers and Structures, 61, 2, Elsevier Science Ltd., 1996.
• 20. scFEMod by Science -f Computing AG, Tuebingen, Germany 2007.
• 21. WUFI by Fraunhofer Institut Bauphisik, Kolzkirchen, Germany 2007.
• 22. L. A. ZADEH, Fuzzy sets and systems, Proc. Symp. System Theory, Polytechnic Institute of Brooklyn 1965.
• 23. R. ZIELIŃSKI, P. NEUMANN, Stochastyczne metody poszukiwania minimum funkcji, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1986.