XLVI Sesja Kół Naukowych Pionu Hutniczego

XLVI Sesja Kół Naukowych Pionu Hutniczego 1

CCT Builder - Aplikacja do optymalizacji parametrów modeli materiałowych

Gołąb Rafał <[email protected]>, Klimek Tomasz <[email protected]>, Jaworski Łukasz <[email protected]>

Koło Naukowe METALsoftOpiekun koła dr inż. Łukasz Rauch

Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

Plan prezentacji

1. Motywacja2. Analiza odwrotna 3. Metoda simpleks 4. Wykresy CCT5. Fortran i C++ 6. Interfejs programu7. Podsumowanie8. Plany na przyszłość9. Bibliografia


Motywacja

Symulacja Symulacja MESMES

Symulacja Symulacja MESMES

MODEL MODEL MATERIAŁOWYMATERIAŁOWY

MODEL MODEL MATERIAŁOWYMATERIAŁOWY

Wiarygodna symulacja Wiarygodna symulacja rzeczywistego procesu rzeczywistego procesu

produkcji metaliprodukcji metali

Wiarygodna symulacja Wiarygodna symulacja rzeczywistego procesu rzeczywistego procesu

produkcji metaliprodukcji metali

ParametryParametrymodelumodelu

ParametryParametrymodelumodeluDane z Dane z

eksperymentueksperymentuDane z Dane z

eksperymentueksperymentu

Minimalizacja Minimalizacja kosztów i czasukosztów i czasuMinimalizacja Minimalizacja

kosztów i czasukosztów i czasu


Analiza odwrotna

Analiza odwrotna prowadzi do minimalizacji różnic pomiędzy wynikami eksperymentalnymi a wartościami obliczonymi w symulacji numerycznej.

Etapy analizy:• doświadczenie• model numeryczny rozwiązania zadania bezpośredniego

(MES) – symulacja doświadczenia – UWZGLĘDNIA ZAKŁÓCENIA WYSTĘPUJĄCE W DOŚWIADCZENIU

• procedury optymalizacyjne (Simpleks)


DaneDaneeksperymentalneeksperymentalne

DaneDaneeksperymentalneeksperymentalne

xxnowe parametrynowe parametry

modelumodelu

xxnowe parametrynowe parametry

modelumodelu

Analiza odwrotna

ProblemProblem bezpośrednibezpośredni

ProblemProblem bezpośrednibezpośredni

Obliczenia Obliczenia funkcji celufunkcji celu

(x)(x)

Obliczenia Obliczenia funkcji celufunkcji celu

(x)(x)

(x)?(x)?(x)?(x)?minimalizacjaminimalizacja (x)(x)ze wzg. naze wzg. na x x

minimalizacjaminimalizacja (x)(x)ze wzg. naze wzg. na x x

Parametry wejścioweParametry wejścioweWarunki procesuWarunki procesu

Parametry wejścioweParametry wejścioweWarunki procesuWarunki procesu

xxOptymalne parametry Optymalne parametry

procesuprocesu

xxOptymalne parametry Optymalne parametry

procesuprocesu


Metoda simpleks

• Metoda rozwiązywania programów liniowych• Metoda iteracyjna – ciągła poprawa wstępnego

rozwiązania• Dowolna liczba zmiennych• Wyznaczanie wartości funkcji celu w

wierzchołkach simpleksu• Punkty o gorszej wartości funkcji celu są

odrzucane

Dane Dane wejściowewejściowe

Dane Dane wejściowewejściowe

Znalezienie Znalezienie rozwiązania rozwiązania

dopuszczalnegodopuszczalnego

Znalezienie Znalezienie rozwiązania rozwiązania

dopuszczalnegodopuszczalnego

Sukcesywna Sukcesywna poprawa poprawa

rozwiązaniarozwiązania

Sukcesywna Sukcesywna poprawa poprawa

rozwiązaniarozwiązania

Rozwiązanie Rozwiązanie optymalneoptymalne

Rozwiązanie Rozwiązanie optymalneoptymalne


0 1 2 3 4D isplacem ent, m m

0

10

20

30

For

ce,

kN

100 120 140 160 180 200 220 240

K, Pas

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

n

m

Analiza odwrotna

Metoda Simpleks


Wykresy CCT

Continuous Cooling Transformation Diagram

• Wykres fazowy stosowany przeważnie przy obróbce cieplnej stali

• Określa jakie zmiany fazowe nastąpią przy danej prędkości chłodzenia materiału

Elementy wykresu:• Linie z prędkościami chłodzenia• Wartości eksperymentalne i obliczone faz


Wykresy CCT


Fortran i C++

Subroutine Optimize(kod,L_doswiadczen,OptParams,Coeff,Subroutine Optimize(kod,L_doswiadczen,OptParams,Coeff, Composition,Parameters,DataDilat,Composition,Parameters,DataDilat,

Results,ObjFun,iter,nerror) Results,ObjFun,iter,nerror)

!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: Optimize!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT :: Optimize !DEC$ ATTRIBUTES ALIAS:'Optimize' :: Optimize!DEC$ ATTRIBUTES ALIAS:'Optimize' :: Optimize

using namespace System::Runtime::InteropServices;using namespace System::Runtime::InteropServices; [DllImportAttribute("optimize.dll", EntryPoint="Optimize")][DllImportAttribute("optimize.dll", EntryPoint="Optimize")]

extern "C" __declspec(dllimport) void __stdcall extern "C" __declspec(dllimport) void __stdcall Optimize(int *, int *,short int *,double *,double *,double *, Optimize(int *, int *,short int *,double *,double *,double *,

double [][100], double [][100],double *,int *,int *);double [][100], double [][100],double *,int *,int *);


Interfejs programu


Podsumowanie

Dane z Dane z eksperymentueksperymentu

Dane z Dane z eksperymentueksperymentu

Parametry Parametry modelu modelu

materiałowegomateriałowego

Parametry Parametry modelu modelu

materiałowegomateriałowego

System ekspertowySystem ekspertowyGood Practise Good Practise

GuideGuide

System ekspertowySystem ekspertowyGood Practise Good Practise

GuideGuide

Proces Przeróbki Proces Przeróbki Plastycznej MetaliPlastycznej Metali

MESMES

Proces Przeróbki Proces Przeróbki Plastycznej MetaliPlastycznej Metali

MESMES

CCT BuilderCCT BuilderCCT BuilderCCT Builder


CCT Builder

• Program do optymalizacji parametrów modeli materiałowych

• Tworzenie diagramów CCT• Wykorzystywany przez Instytut Metalurgii Żelaza

w Gliwicach• Wykonany przy pomocy języka Visual

C++, Fortran oraz przy użyciu SQL Server• Do poprawnego działania potrzebny .NET Framework• Oszczędność kosztów i czasu


Plany na przyszłość

nowe metody optymalizacji ( Rosenbrock, Hooke-Jeeves, Genetic Algorithms )

nowe modele materiałowe ( Differential Equation, Eutectic )

• historia współczynników modeli

opcjonalny wybór parametrów modelu do optymalizacji

system do symulacji MES


Bibliografia


[1] Z. Malinowski, J. Kusiak, M. Pietrzyk - „Zastosowanie metod matematycznych w nauce i technice – Application of the Inverse Techniques to the Experimental Tests”

[2] en.wikipedia.org

[3] Wykłady dr Ł. Madeja (ISIM)

[4] Wykłady prof. J. Kusiaka

Dziękujemy za uwagę.

Pytania?


XLVI Sesja Kół Naukowych Pionu Hutniczego

Documents

Transcript of XLVI Sesja Kół Naukowych Pionu Hutniczego