- Tytuł:
-
On mathematical descriptions of uncertain parameters in engineering structures
O matematycznym opisie parametrów niepewnych w konstrukcjach inżynierskich - Autorzy:
- Pełczyński, J.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/231328.pdf
- Data publikacji:
- 2018
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
niepewność
zbiór wypukły
przedział
prawdopodobieństwo
zbiór rozmyty
uncertainty
convex set
interval
probability
fuzzy set - Opis:
-
Civil engineering is one of the many fields of occurrences of uncertain parameters. The present paper in an attempt to present and describe the most common methods used for inclusions of uncertain parameters . These methods can be applied in the area of civil engineering as well as for a larger domain. Definitions and short explanations of methods based on probability, interval analysis, fuzzy sets, and convex sets are presented. Selected advantages, disadvantages, and the most common fields of implementation are indicated. An example of a cantilever beam presented in this paper shows the main differences between the methods. Results of the performed analysis indicate that the use of convex sets allows us to obtain an accuracy of results similar to stochastic models. At the same time, the computational speed characteristic for interval methods is maintained.
W dzisiejszych czasach automatyzacja procesu produkcyjnego ma bardzo duży wpływ na jakość oraz precyzję wykonania elementów konstrukcyjnych. Jednakże nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie niepewności występujących w zagadnieniach inżynierskich. Materiały występujące w budownictwie nie są jednorodne, choć na pierwszy rzut oka mogą za takowe uchodzić, a kryterium jednorodności jest jednym z podstawowych założeń podczas projektowania. Na własności mechaniczne materiałów, takich jak mieszanka bitumiczna, bardzo duży wpływ ma jej temperatura. W drewnie, zarówno litym jak i klejonym warstwowo, występują spękania, sęki czy zakorki, które mają bardzo duży wpływ na lokalne własności mechaniczne materiału. Również wilgotność może znacznie zmienić ciężar czy wytrzymałość elementu drewnianego. Elementy stalowe natomiast podlegają korozji, która z czasem może zmienić wymiary elementu. Duże zróżnicowanie parametrów niepewnych występujących w budownictwie powoduje różnorodność metod pozwalających na ich uwzględnianie. W światowej literaturze można znaleźć wiele publikacji traktujących o sposobach opisu niepewności. Najbardziej popularne są metody oparte na procesach stochastycznych, arytmetyce przedziałowej, zbiorach rozmytych oraz zbiorach wypukłych. Można wyszczególnić również publikacje przedstawiające podejścia mieszane. W metodach probabilistycznych, wśród których najbardziej popularną jest metoda Monte-Carlo, parametry niepewne traktowane są jako zmienne losowe. Metody przedziałowe bazują na analizie przedziałowej. Zakładają, że parametr niepewny jest nieznany, ale ograniczony z góry oraz z dołu i znane są jego granice. Uogólnieniem przedziałów są zbiory rozmyte. Pozwalają na określenie w jakim stopniu dany parametr należy do określonego zbioru. Analiza wypukła bazuje na założeniu, że niektóre procesy można opisać za pomocą zbiorów wypukłych. Niniejsza praca przedstawia opisz wymienionych metod, ich podstawowe wady i zalety oraz najbardziej popularne miejsca zastosowania. Omówione metody przedstawione są za pomocą przykładu wspornika o skokowo zmiennym przekroju, obciążonego osiowo siłą rozciągającą. Pokazane jest porównanie wyników otrzymanych metodą Monte-Carlo, metodą przedziałową oraz z wykorzystaniem układu nierówności otrzymanego za pomocą analizy wypukłej. Podstawowe wnioski są następujące: metody przedziałowe charakteryzują się względnie dużą szybkością obliczeń, ale podatne są na błędy wynikające z przeszacowań wyników. Metody probabilistyczne wymagają więcej danych do budowy modelu obliczeniowego, są wolniejsze, jednak pozwalają na otrzymanie dokładnych wyników, często wykorzystywanych do weryfikacji innych metod. Podstawową zaletą metod opartych na zbiorach rozmytych jest możliwość opisania pojęć trudnych do ujęcia matematycznego, takich jak „mało”, „dużo” czy „wysoki”. W pewnych przypadkach, na przykład dla konstrukcji kratowych, metody oparte na zbiorach wypukłych pozwalają na otrzymanie dokładnych zbiorów rozwiązań konstrukcji o niepewnych parametrach. - Źródło:
-
Archives of Civil Engineering; 2018, 64, 4/II; 3-19
1230-2945 - Pojawia się w:
- Archives of Civil Engineering
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł