論文の概要: From concrete mixture to structural design -- a holistic optimization procedure in the presence of uncertainties

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.03607v1
• Date: Wed, 6 Dec 2023 16:54:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-07 14:09:20.817529
• Title: From concrete mixture to structural design -- a holistic optimization procedure in the presence of uncertainties
• Title（参考訳）: コンクリート混合物から構造設計へ -不確実性の存在下での全体最適化手法-
• Authors: Atul Agrawal, Erik Tamsen, Phaedon-Stelios Koutsourelakis, Joerg F. Unger
• Abstract要約: 橋、ダム、建物などの土木構造物の設計は、複数の専門家から多くのシナジーを必要とする複雑な作業である。 本稿では, 連立前方ワークフローにおけるコンクリートの混合設計と構造シミュレーションを組み合わせた総合的な最適化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6385815610837167
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Designing civil structures such as bridges, dams or buildings is a complex task requiring many synergies from several experts. Each is responsible for different parts of the process. This is often done in a sequential manner, e.g. the structural engineer makes a design under the assumption of certain material properties (e.g. the strength class of the concrete), and then the material engineer optimizes the material with these restrictions. This paper proposes a holistic optimization procedure, which combines the concrete mixture design and structural simulations in a joint, forward workflow that we ultimately seek to invert. In this manner, new mixtures beyond standard ranges can be considered. Any design effort should account for the presence of uncertainties which can be aleatoric or epistemic as when data is used to calibrate physical models or identify models that fill missing links in the workflow. Inverting the causal relations established poses several challenges especially when these involve physics-based models which most often than not do not provide derivatives/sensitivities or when design constraints are present. To this end, we advocate Variational Optimization, with proposed extensions and appropriately chosen heuristics to overcome the aforementioned challenges. The proposed methodology is illustrated using the design of a precast concrete beam with the objective to minimize the global warming potential while satisfying a number of constraints associated with its load-bearing capacity after 28days according to the Eurocode, the demoulding time as computed by a complex nonlinear Finite Element model, and the maximum temperature during the hydration.
• Abstract（参考訳）: 橋、ダム、建物などの土木構造物の設計は、複数の専門家による多くのシナジーを必要とする複雑な作業である。 それぞれがプロセスのさまざまな部分に責任を持つ。 例えば、構造エンジニアは、特定の材料特性(例えば、コンクリートの強度クラス)の仮定の下で設計を行い、その後、材料エンジニアは、これらの制限により材料を最適化する。 本稿では, 最終的に逆転を目指す共同作業ワークフローにおいて, コンクリートの混合設計と構造シミュレーションを組み合わせた総合最適化手法を提案する。 このように、標準範囲を超える新しい混合物を考えることができる。 物理的なモデルを校正したり、ワークフローの欠落したリンクを埋めるモデルを特定するためにデータが使用される場合のように、不確実性の存在を考慮しなくてはならない。 因果関係の反転は、特に、しばしば微分や感度を提供しない物理モデルや設計上の制約が存在する場合に、いくつかの問題を引き起こす。 この目的のために、我々は、上記の課題を克服するために提案された拡張と適切な選択されたヒューリスティックを用いて変分最適化を提唱する。 提案手法は,28日後の耐荷重性能,複雑な非線形有限要素モデルで計算される破砕時間,水和時の最大温度といった制約を満たしながら,温暖化ポテンシャルを最小化することを目的としたプレキャストコンクリート梁の設計を用いたものである。

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