Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 33

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
EN
The goal of the paper is to correlate real brain deflection with its numerical model as the 3D model of a fragment of the brain and suction pipe. The model is analyzed with the Finite Element Method with use of Ansys software. The brain tissue can undergo large strains, which is why it is described by a hyperelastic material. The Mooney-Rivlin material model is used for numerical analyzes. The inverse problem is solved with use of optimization Non-Linear Programming by Quadratic Lagrangian (NLPQL).
EN
The optimization algorithms based on global techniques like evolutionary algorithms tend to be time consuming due to a very high number of objective function evaluations. The computational effort can be reduced when the parallel approach is used. The paper is devoted to parallel versions of optimization algorithm developed for a multicore computer, manycore coprocessor and a supercomputer. The idea of dividing tasks between available cores is described. The optimization of carbon based flat structures problem is used as a test problem in the paper. The paper is focused mainly on the efficiency and scalability of the proposed algorithms.
PL
W artykule przedstawiono metodę oraz algorytm równoległej optymalizacji mimetycznej w zastosowaniu do optymalizacji płaskich struktur atomowych opartych na węglu. W artykule wykorzystano trzy rodzaje zasobów obliczeniowych, typowy komputer wieloprocesowy z wieloma rdzeniami, superkomputer IBM BlueGene/Q oraz koprocesor Intel PHI. Obliczenia przeprowadzono dla problemu optymalizacji rozkładu atomów węgla przy użyciu funkcji celu związanej z energią struktury. W pracy porównano skalowalność przedstawionego algorytmu optymalizacji dla różnych platform sprzętowych.
EN
The real time (RT) computations with the use of microcontrollers have been present in everyday life for years. They are very useful in e.g. online control of processes due to the ability to determine the proper control in case of any environment changes. The algorithms employed in RT computation must be as simple as possible to meet the imposed time limits. On the other hand, the continuous increase in computational power of modern microcontrollers and embedded platforms causes that more complex algorithms can be performed in the real time. However, during implementation of any algorithm the specific structure and requirements of the microcontroller must be taken into consideration. Another way of fulfilling the time limits of the RT computations is application of metamodel instead of model of controlling process. Within this paper the possibility of application of evolutionary algorithm (EA) to solve three chosen optimization problems in real time using microcontroller of ARM architecture was considered. Analyzed optimization problems were as follows: aluminum alloy anti-collision side beam hot stamping process, laminar cooling of dual phase (DP) steel sheets and minimization of the potential energy of the atomic clusters. All computations were performed using two different approaches i.e. low-level and object- oriented approach. Obtained results and drawn conclusions are presented.
PL
W artykule rozważano zastosowanie mikrokontrolerów w optymalizacji parametrów procesów metalurgicznych z użyciem algorytmów ewolucyjnych. Do wyznaczenia wartości funkcji przystosowania użyto metamodeli, zbudowanych w oparciu o funkcje wielomianowe i sztuczną sieć neuronową. Jako platformę testową wykorzystano zestaw uruchomieniowy ST-DISCOVERY. wyposażony w mikrokontroler STM32F429Z1T6 (rdzeń ARM-CortexM4F. architektura ARMv7M). Jest to 32-bitowy jednoukładowy mikrokomputer, wyposażony w sprzętową jednostkę zmiennoprzecinkową pojedynczej precyzji i wszystkie niezbędne peryferia pozwalające tworzyć samodzielny system mikroprocesorowy. Do implementacji algorytmu ewolucyjnego zastosowano dwa podejścia. W pierwszym użyto języka C ze wstawkami asemblera, a w drugim użyto środowiska programowania opartego o Visual Studio oraz bibliotekę .NET Micro Framework. W artykule przedstawiono optymalizację z użyciem metamodelu pozwalającego dobrać parametry procesu gorącego tłoczenia belki samochodowej, chłodzenia laminamego blach ze stali DP po walcowaniu na gorąco oraz minimalizację energii potencjalnej prostych układów kilkuatomowych. Porównano czasy pracy implementacji niskopoziomowej oraz wykorzystującej współczesny język obiektowy.
EN
Development and application of the hybrid parallel evolutionary-conjugated gradient algorithm for searching for new, stable atomic arrangements of the two-dimensional graphene-like carbon lattices was described in this paper. The main goal of the optimization is to find stable arrangements of carbon atoms under imposed conditions (e.g. density, shape and size of the unit cell). Such configurations correspond to the minimal values of the total potential energy of the atomic system. Thus, the fitness function is formulated as the total potential energy of the atoms. Interactions between carbon atoms are modeled using Adaptive Intermolecular Reactive Bond Order potential. The parallel approach used in computations allows significant reduction of computation time. Validation of the achieved results and example of the model of new 2D material obtained using presented method were presented in this paper. The numerical scalability tests of the algorithm were performed on the IBM BlueGcne/Q supercomputer
PL
W artykule przedstawiona została metoda optymalizacji płaskich sieci zbudowanych z atomów węgla. Proponowane podejście bazuje na połączeniu równoległego algorytmu ewolucyjnego z metodą gradientu sprzężonego. Funkcją celu jest wartość energii potencjalnej całego układu atomów. Głównym zadaniem algorytmu jest znalezienie stabilnych położeń atomów w komórce elementarnej - odpowiadających minimum energii potencjalnej całego układu. Algorytm ewolucyjny został zrównoleglony (podział populacji na części), ponadto wspomagający go algorytm gradientowy (wbudowany w program LAMMPS) może również być uruchomiony w wersji sekwencyjnej, jak i równoległej. Jako model oddziaływań między atomami węgla zastosowano potencjał AIREBO, uwzględniający różne stany hybrydyzacji atomów węgla. W pracy zaprezentowano wyniki optymalizacji obejmujące poszukiwania znanych materiałów literatury płaskich materiałów grafenopodobnych, jak i nowych konfiguracji. Ponadto, dla nowych struktur wyznaczono parametry mechaniczne.
PL
W pracy przedstawiono metodę modelowania wieloskalowego struktur wytworzonych z użyciem addytywnej metody Fused Deposition Modeling (FDM). Jako przykład wykorzystano model biorusztowania kości beleczkowej. Na podstawie wytworzonego modelu wzorcowego biorusztowania, zbudowano numeryczny model trójskalowy MES uwzględniający budowę struktury w skalach mikro, meso i makro. Obliczenia wieloskalowe zrealizowano z zastosowaniem metody homogenizacji numerycznej.
EN
The paper presents a method for multiscale modeling of structures manufactured using Fused Deposition Modeling (FDM) additive method, on the example of trabecular bone scaffold model. On the basis of manufactured bone scaffold reference model, the FEM numerical model of the structure was build, which takes into account the structure of scaffold at micro, meso and macro scales. Multiscale calculations were performed using numerical homogenization method.
EN
The paper is devoted to strategies used in the optimization of processes. The strategy for optimization of a process incorporates modelling with the use of design parameters, metamodelling, global sensitivity analysis and optimization algorithms. The paper discusses also the strategy for choosing a proper organization algorithm and provide an example of a computer implementation of a simple expert system, designed to help the end user follow the strategies. The presented strategy contains also some information concerning modelling with the use of the finite element method. The strategy is included as an expert system in the ManuOpti optimization of the industrial processes system.
PL
Artykuł jest poświęcony jest strategii optymalizacji procesów. Przedstawiono w nim sposób redukcji liczby zmiennych projektowych, skrócenia czasu przy użyciu metamodeli. Omówiono użycie globalnej analizy wrażliwości w celu określenia najważniejszych zmiennych projektowych. W artykule przedstawiono strategię wyboru metody optymalizacji oraz podano przykładową implementację systemu ekspertowego wspomagającego użytkownika podczas stosowania jednej z przedstawionych strategii.
8
Content available remote Trabecular bone numerical homogenization with the use of buffer zone
EN
The paper is devoted to calculation of effective orthotropic material parameters for trabecular bone tissue. The finite element method (FEM) numerical model of bone sample was created on the basis of microcomputed tomography (µCT) data. The buffer zone surrounding the tissue was created to apply the periodic boundary conditions. Numerical homogenization algorithm was implemented in FEM software and used to calculate the elasticity matrix coefficients of the considered bone sample.
EN
The problem of identification of the size of a void in a microscale on the basis of the homogenized material parameters is studied in this work. A three-dimensional unit-cell model of a porous microstructure is modelled and analyzed by the boundary element method (BEM). The method is very accurate and for the considered problem requires discretization only the outer boundary of models. The algorithm used for identification is characterized by a hierarchical structure which allows for parallel computing on three different levels. The parallel algorithm is used for evolutionary computations. The solution of boundary value problems by the BEM and the determination of effective material properties by numerical homogenization method are also parallelized. The computation of the compliance matrix for a porous microstructure is shown. The matrix is used to formulate the objective function in identification problem in which the size of a void is searched. The scalability tests of the algorithm are performed using a server consisting of eight floating point units. As a result of using the hierarchical structure of the identification algorithm and the BEM, a significant computation speedup and the accuracy are achieved.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie identyfikacji rozmiaru pustki w skali mikro, na podstawie zhomogenizowanych parametrów materiałowych. Trójwymiarowy model komórki jednostkowej mikrostruktury porowatej modelowany i analizowany jest metodą elementów brzegowych (MEB). Metoda jest bardzo dokładna i dla rozważanego zadania wymaga jedynie dyskretyzacji zewnętrznego brzegu modeli. Zastosowany algorytm do identyfikacji charakteryzuje się hierarchiczną budową pozwalającą prowadzić obliczenia w sposób równoległy na trzech różnych poziomach. Wykorzystano równoległy algorytm do obliczeń ewolucyjnych. Zrównoleglono także rozwiązywanie zadań brzegowych za pomocą MEB oraz wyznaczanie zastępczych własności materiałowych metodą numerycznej homogenizacji. Pokazano sposób wyznaczania macierzy podatności mikrostruktury porowatej. Macierz jest wykorzystana do sformułowania funkcji celu w zagadnieniu identyfikacji, w którym poszukiwany jest rozmiar pustki. Przeprowadzono testy skalowalności algorytmu z użyciem serwera zawierającego osiem jednostek zmiennoprzecinkowych. Jako rezultat zastosowania algorytmu o budowie hierarchicznej oraz MEB uzyskano znaczne przyśpieszenie i dokładność obliczeń.
EN
The paper is devoted to engineering applications of Optim library. The library, created by paper authors, is devoted to bioinspired optimization algorithms. The Optim contains classes for optimization with use of evolutionary algorithm (single and multiobjective optimization), artificial immune system and particle swarm optimization. The Optim library is well suited for engineering problems with floating point representation of design variables. The paper contains description of library and methodology of transferring data between Optim and auxiliary programs used for objective function calculation. The numerical examples of optimization of mechanical structures by using Finite Element Method for objective function evaluation are shown in the paper.
PL
W artykule przedstawiono bibliotekę Optim, dedykowaną obliczeniom inspirowanym biologicznie. Biblioteka ta jest dedykowana do stosowania w inżynierskich zadaniach optymalizacji. W artykule przedstawiono optymalizację jedno i wielokryterialną z użyciem algorytmów ewolucyjnych. Przedstawiono również zastosowania opisanych metod w zagadnieniu identyfikacji parametrów materiałowych kości beleczkowej oraz optymalizacji kształtu siłownika wykonanego w technologii MEMS.
EN
The paper is devoted to identification problems in multiscale modeling in stochastic conditions. The multiscale modeling is able to take into account materials or geometrical effects which occur in microscale and obtain more precise results in macroscale analysis. The identification allows to evaluate materials or geometrical parameters of a structure in microscale on the basis of statistical measurements in macroscale. The methodology presented in the paper takes into account stochastic nature of parameters in the microscale and the identification problem is formulated as minimization of a certain stochastic objective function. The problem is transformed into deterministic one in which a new objective functional dependent on mean values and variances is minimized with respect to moments of stochastic parameters. An approach based on evolutionary computing is presented in the minimization problem. The main advantage of the presented approach consists in the fact that a gradient of the objective functional is no needed and moreover there is a great probability of finding the global minimum. The computational homogenization is used to multiscale modelling of the structures. The problem formulation, description of optimization algorithm and a numerical example are shown in the paper.
PL
Artykuł jest poświęcony zagadnieniom identyfikacji parametrów modelu w skali mikro w ujęciu wieloskalowym. Pozwala to uwzględnić wpływ parametrów materiałowych oraz geometrycznych w skali mikro na rozwiązania w skali makro. Rozwiązanie zagadnienia identyfikacji umożliwia określenie parametrów struktury w skali mikro na podstawie pomiarów przeprowadzonych dla skali makro. Przedstawiona w pracy metodologia oparta jest na założeniu, że parametry w skali mikro mają naturę stochastyczną i można je wyznaczyć dysponując wynikami statystycznych pomiarów eksperymentalnych przemieszczeń i odkształceń w skali makro. Zagadnienie sprowadzono do minimalizacji różnicy między charakterystykami probabilistycznymi przemieszczeń i odkształceń obliczonych dla modelu stochastycznego oraz obiektu rzeczywistego. W tym celu zastosowano koncepcję homogenizacji komputerowej, metodę Monte Carlo oraz algorytm ewolucyjny. Opracowaną koncepcję identyfikacji w warunkach stochastycznych zweryfikowano pozytywnie na przykładzie numerycznym.
EN
Application of evolutionary algorithm, artificial immune system and particle swarm optimization in the minimization atomic cluster's total potential energy is presented in this work. These methods of computational intelligence simulate biological processes of the natural environment and organisms such as theory of evolution and biological immune systems and give a strong probability of finding the global optimum. Some examples and discussion on the results of optimization are also presented in this paper.
PL
W pracy opisane zostało zastosowanie wybranych metod inteligencji obliczeniowej (algorytmu ewolucyjnego, sztucznego systemu immunologicznego oraz optymalizacji rojem cząstek) do optymalizacji klastrów atomowych. Jako kryterium optymalizacji przyjęto minimalizację całkowitej energii potencjalnej nanostruktury. Do modelowania oddziaływań między atomowych użyto potencjałów Morse'a oraz Murrella-Mottrama. W pracy przedstawiono wybrane wyniki optymalizacji oraz ich interpretację.
13
Content available Multiscale modeling of osseous tissues
EN
The paper presents a methodology of the multiscale bone modeling in which the task of identification of material parameters plays the crucial role. A two-scale analysis of the bone is considered and the problem of identification, formulated as an inverse problem, is examined as an important stage of the modelling process. The human femur bone, built form cancellous and cortical bone, is taken as an example of an osseous tissue, and the computational multiscale approach is considered. The methodology presented in the paper allows one to analyze the two-scale model with the use of computational homogenization. The representative volume element (RVE) is created for the microstructure of the basis of micro-CT scans. The macro and micro model analyses are performed by using the finite element method. The identification of trabeculae material parameters on the micro-level is considered as the minimization problem which is solved using evolutionary computing.
PL
W artykule przedstawiono metodologię wieloskalowego modelowania thanki kostnej, w której zagadnienie identyfikacji parametrów materiałowych odgrywa kluczową rolę. Rozpatrzono analizę dwuskalową kości, a problem identyfikacji sformułowano jako zagadnienie odwrotne, będące ważnym etapem procesu modelowania. Jako przykład tkanki kostnej rozważono kość udową zbudowaną z kości gąbczastej i korowej.
EN
This paper deals with computational intelligence methods: evolutionary algorithms, artificial immune systems and the particle swarm optimization applied to the process of minimization of the potential energy of small nanostructures, such as atomic clusters. These algorithms simulate biological processes of the natural environment and organisms such as the theory of evolution and the biological immune systems. Mentioned approaches, generally, do not need any information about the gradient of the fitness function and give a strong probability of finding the global optimum. The main drawback of these methods is the long time of computations.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie wybranych metod inteligencji obliczeniowej (algorytmy ewolucyjne, sztuczne systemy immunologiczne, optymalizacja rojem cząstek) do minimalizacji energii potencjalnej klastrów atomowych. Do opisu oddziaływań międzyatomowych użyte zostały potencjały Morsa i Murrella-Mottrama.
EN
The paper is devoted to optimization in multiscale problems. The composite modelled as a macrostructure with local periodic microstructure is considered. The multiscale analysis is performed with use of homogenization method. The parallel evolutionary algorithm used in computations allows to shorten wall time of optimization. The full paper contains description of parallel evolutionary algorithm, homogenization method, optimization formulation and numerical exmaples.
PL
Artykuł poświęcony jest optymalizacji w problemach wieloskalowych. Rozważany jest kompozyt modelowany jako ciało makroskopowe z mikroskopową strukturą lokalnie periodyczną Analiza wielkoskalowa przeprowadzona jest z użyciem metody homogenizacji komputerowej. Zastosowanie w obliczeniach równoległego algorytmu, ewolucyjnego pozwoliło na skrócenie czasu obliczeń. Wyznaczanie wartości funkcji przystosowania również przeprowadzono stosując obliczenia równoległe. Artykuł zawiera opis równoległego algorytmu ewolucyjnego, metody homogenizacji, sformułowanie problemu optymalizacji oraz przykład numeryczny.
EN
The paper deals with applications of methods of artificial intelligence: artificial immune systems and evolutionary algorithms in optimization of a forging process. The shape optimization of the anvils in a two-stage forging process is considered as a numerical example. The paper contains description of the evolutionary algorithm, the artificial immune system and parallel versions of bioinspired algorithms in grid environment.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie dwóch biologicznie inspirowanych metod obliczeniowych - algorytmów ewolucyjnych i sztucznych systemów immunologicznych w optymalizacji procesu kucia. Dwu-etapowy proces kucia swobodnego modelowany jest za pomocą metody elementów skończonych i rozwiązany za pomocą programu MSC Marc. W celu przyspieszenia obliczeń zagadnienie rozważane jest w środowisku gridowym. Przedstawiono przykład numeryczny ilustrujący skuteczność zastosowanych inteligentnych technik optymalizacji.
EN
Selected examples of applications of multi scale modeling in various areas of mechanics and materials science are presented in the paper. Advantages and disadvantages of these approaches are shown. Based on the literature review a classification of multi scale methods into two groups was pointed out. The first is upscaling group based on representative volume element. The second is concurrent group, where the method used to describe the fine scale is usually applied to a part of the whole domain of the solution. Detailed discussion of these two groups is based on the multi scale models developed by the Authors. The concurrent model is based on the combination of the molecular dynamic with the boundary element method and is applied to simulation of material failure. The upscaling model is called CAFE and is based on the combination of the cellular automata with the finite element method. Applications of this model to prediction strain localization in materials subjected to plastic deformation are also demonstrated in the paper.
PL
W pracy zaprezentowano dynamicznie rozwijające się nowe metody obliczeniowe do analizy wieloskalowej, umożliwiające opis zjawisk zachodzących w materiale, niemożliwych do przewidywania tradycyjnymi metodami modelowania. Dokonano klasyfikacji metod na dwie grupy różniące się sposobem podejścia do symulacji w różnych skalach oraz do interakcji między nimi. Pierwsza z nich to grupa metod hierarchicznych, która bazuje na reprezentatywnym elemencie objętości. Druga grupa to metody symulujące dane zjawisko w całej lub w części objętości badanego materiału równocześnie w kilku skalach. Przyjęto nazywać je metodami hybrydowymi odzwierciedlając współbieżne prowadzenie obliczeń różnymi metodami w przeciwieństwie do metod hierarchicznych, gdzie obliczenia prowadzone są w reprezentacyjnych elementach objętości. Opisano interesujące modele bazujące na połączeniu metod analizy mikro np. Automatów Komórkowych (ang. CA), Monte Carlo (ang. MC) czy Dynamiki Molekularnej (ang. MD) z metodami analizy makro np. Metodą Elementów Skończonych (ang. FE) czy też Metodą Elementów Brzegowych (ang. BE). Przykłady tworzenia i zastosowania modeli hierarchicznych i hybrydowych w zastosowaniu do symulacji zjawisk zachodzących w materiale podczas odkształcania przedstawiono bazując na połączeniu metod CA i FE oraz MD i BE.
18
Content available remote A computational continuum-discrete model of materials
EN
The paper contains a description of a multiscale algorithm based on the boundary element method (BEM) coupled with a discrete atomistic model. The atomic model uses empirical pair-wise potentials to describe interactions between atoms. The Newton-Raphson method is applied to solve a nanoscale model. The continuum domain is modelled by using BEM. The application of BEM reduces the total number of degrees of freedom in the multiscale model. Same numerical results of simulations at the nanoscale are shown to examine the presented algorithm.
EN
The paper is devoted to the shape optimization of the heat exchangers under thermomechanical loading. To solve the problem the evolutionary algorithm is used as the optimization technique. The fitness function is computed by means of the FEM commercial software - MSC MARC/MENTAT. In order to reduce the number of design parameters in evolutionary algorithms the shape of the structure is modelled by Bezier curves. Numerical examples for some shape optimization are included.
EN
This paper describes the evolutionary optimization performed using enterprise grid approach. The Alchemi framework is used. The Alchemi is built on top of .NET framework. The evolutionary algorithm works in parallel form and uses Alchemi Executors to perform computations of fitness function values for chromosomes. The experimental tests measuring Alchemi overhead during computations are presented.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.