IDEA StatiCa: Dự đoán mức sử dụng liên kết nhanh hơn nhờ mô hình học máy

Bài viết giới thiệu tính năng dự đoán tức thời mức sử dụng liên kết bằng mô hình học máy trong IDEA StatiCa Connection. Tính năng này hỗ trợ người dùng đánh giá nhanh cấu hình liên kết đang được chọn thông qua các mẫu liên kết tham số có sẵn. Khi thay đổi các thông số như chiều dày bản thép, kích thước bu lông hoặc khoảng cách mép, phần mềm sẽ cập nhật ngay giá trị dự đoán, giúp quá trình tối ưu thiết kế nhanh hơn mà không cần chạy tính toán đầy đủ cho từng phương án trung gian. Tuy nhiên, kết quả dự đoán chỉ mang tính ước tính và không thay thế cho phép tính ứng suất/biến dạng tiêu chuẩn trong bước kiểm tra thiết kế cuối cùng.

Dự đoán mức sử dụng bằng mô hình học máy

Tính năng dự đoán tức thời mức sử dụng liên kết bằng mô hình học máy hiện đã có trong IDEA StatiCa Connection, giúp đánh giá nhanh thiết kế đang được chọn.

Chức năng này áp dụng cho một số mẫu liên kết tham số nằm trong bộ mẫu định nghĩa sẵn của IDEA StatiCa. Ở phiên bản 26.0, chỉ một số lượng mẫu nhất định hỗ trợ dự đoán, tuy nhiên phạm vi này sẽ tiếp tục được mở rộng trong các phiên bản sau.

Với các mẫu được hỗ trợ, mức sử dụng dự đoán sẽ được hiển thị trực tiếp trong khung nhìn mô hình, giúp người dùng nhận phản hồi ngay về khả năng chịu lực dự kiến của cấu hình hiện tại. Giá trị hiển thị là kết quả ước tính do mô hình học máy tạo ra.

Phương pháp dự đoán

Mức sử dụng dự đoán được xây dựng dựa trên một mô hình học máy, được huấn luyện từ tập dữ liệu lớn gồm nhiều biến thể liên kết đã được tính toán trước. Với mỗi mẫu tham số được hỗ trợ, hàng chục nghìn mô hình có các tổ hợp tham số khác nhau đã được tự động tạo ra.

Tất cả các mô hình này đều được tính toán đầy đủ bằng phân tích tiêu chuẩn trong IDEA StatiCa Connection. Dựa trên các kết quả thu được, mô hình học máy được huấn luyện để dự đoán mức sử dụng của mẫu đối với những tổ hợp tham số mới chưa từng được tính toán trực tiếp trước đó.

Cách tiếp cận này giúp đưa ra ước tính nhanh về mức sử dụng của liên kết mà không cần chạy tính toán đầy đủ sau mỗi lần thay đổi tham số.

Cách đánh giá dự đoán

Với mỗi mẫu tham số được hỗ trợ, mô hình học máy sẽ xét đến hình học và các tham số của mẫu, cùng với các thành phần tải trọng đã được sử dụng trong quá trình huấn luyện.

Khi người dùng thay đổi một tham số của mẫu, chẳng hạn như chiều dày bản thép, kích thước bu lông hoặc khoảng cách mép, mức sử dụng dự đoán sẽ được cập nhật ngay lập tức. Nhờ đó, người dùng có thể nhanh chóng đánh giá cấu hình hiện tại đang tiến gần hơn hay xa hơn so với khả năng chịu lực dự kiến.

Lợi ích của mức sử dụng dự đoán đối với người dùng

Nhờ có mức sử dụng dự đoán, người dùng có thể tối ưu cấu hình liên kết mà không cần lặp lại việc chạy tính toán đầy đủ. Dự đoán mang lại phản hồi tức thời trong quá trình thay đổi tham số.

Khi người dùng đã hài lòng với mức sử dụng dự đoán, bước kiểm tra cuối cùng vẫn luôn phải được thực hiện bằng phép tính ứng suất/biến dạng tiêu chuẩn. Chỉ kết quả tính toán mới phản ánh kiểm tra thiết kế thực tế theo tiêu chuẩn được chọn.

Cách làm này giúp rút ngắn đáng kể quá trình thiết kế, vì người dùng không còn phải kiểm tra bằng tính toán cho từng phương án thiết kế trung gian.

 Xem thêm: Tối ưu hóa thiết kế liên kết thép với IDEA StatiCa 25.0: Nhanh hơn, đồng bộ hơn nhờ Templates và Company Sets 

Dự đoán hiển thị trong khung nhìn mô hình

Nếu trong dự án có nhiều hiệu ứng tải trọng, mức sử dụng dự đoán hiển thị trong khung nhìn mô hình sẽ luôn tương ứng với hiệu ứng tải trọng khiến liên kết đạt mức sử dụng cao nhất. Các dự đoán cho những hiệu ứng tải trọng khác sẽ không được hiển thị đồng thời.

Tương tự, khi có hai hoặc nhiều mẫu tham số được sử dụng trong cùng một mô hình liên kết, mức sử dụng dự đoán hiển thị trong khung nhìn mô hình sẽ đại diện cho mẫu có mức sử dụng lớn nhất, chứ không phải mức sử dụng của toàn bộ nút liên kết. Nguyên nhân là sự tương tác giữa các mẫu kết hợp chưa được xét đến trong dự đoán.

Người dùng có thể xem mức sử dụng dự đoán của từng mẫu riêng lẻ bằng cách chọn từng mẫu. Cách này giúp đánh giá độc lập mức sử dụng ước tính của từng mẫu, đồng thời cần lưu ý rằng giá trị hiển thị không phản ánh ứng xử kết hợp của toàn bộ mô hình liên kết.

Các giới hạn

Mức sử dụng dự đoán được thiết kế nhằm cung cấp ước tính nhanh trong quá trình thiết kế liên kết. Khi diễn giải giá trị hiển thị, người dùng cần hiểu rõ các giả định được sử dụng khi huấn luyện mô hình học máy, cũng như những giới hạn phát sinh từ các giả định này.

Các giới hạn sau đây áp dụng cho mức sử dụng dự đoán:

1. Xem xét tải trọng

• Thành phần tải trọng bị giới hạn – Quá trình huấn luyện của mỗi mẫu chỉ bao gồm hai thành phần tải trọng, ví dụ Vz và My; riêng các trường hợp neo được huấn luyện với ba thành phần. Các thành phần tải trọng khác không được xét đến trong dự đoán. Nếu những thành phần này đóng vai trò quyết định đối với ứng xử của liên kết, mức sử dụng dự đoán có thể khác biệt đáng kể so với kết quả tính toán.
• Chỉ xét cấu kiện được liên kết – Dự đoán chỉ xét các tải trọng tác dụng lên cấu kiện được liên kết. Các tải trọng tác dụng lên cấu kiện đỡ không được đưa vào. Trong trường hợp cấu kiện đỡ chịu tải trọng đáng kể, kết quả tính toán có thể bất lợi hơn nhiều so với giá trị dự đoán.

2. Giả định mô hình hóa

• Giả định sử dụng mối hàn đối đầu ngấu hoàn toàn CJP – Các mô hình được huấn luyện với giả định sử dụng mối hàn đối đầu ngấu hoàn toàn CJP. Vì vậy, kích thước mối hàn không được phản ánh trong mức sử dụng dự đoán. Nếu khả năng chịu lực của mối hàn là yếu tố quyết định, dự đoán có thể khác biệt đáng kể so với kết quả tính toán. Tính năng tự động thiết kế mối hàn với các tùy chọn như overstrength, full-strength, minimum ductility hoặc capacity estimation có sẵn trong menu ngữ cảnh của hạng mục dự án.
• Yêu cầu sử dụng thiết lập dự án mặc định – Mức sử dụng dự đoán chỉ cho kết quả đáng tin cậy khi các thiết lập của dự án khớp với những thiết lập đã được dùng trong quá trình huấn luyện. Điều này có nghĩa là cần sử dụng thiết lập Project mặc định, đặc biệt là hệ số an toàn, thiết lập lưới, chiều dài mặc định và cách chia đoạn.

3. Tính khả dụng

• Chỉ áp dụng cho các tiêu chuẩn thiết kế EN và AISC.
• Chỉ áp dụng khi phân tích Ứng suất–Biến dạng được chọn.
• Yêu cầu có kết nối Internet.

4. Chỉnh sửa mẫu

• Tab Developer và thay đổi sơ đồ kết cấu – Nếu người dùng chỉnh sửa mẫu trong tab Developer, ví dụ xóa tham số, thay đổi giới hạn tham số hoặc chọn một cấu kiện đỡ khác, chức năng dự đoán sẽ không còn khả dụng. Trong các trường hợp này, thuật toán không thể kiểm soát mức độ khác biệt giữa liên kết đã chỉnh sửa và mẫu gốc đã được huấn luyện.
• Thay đổi hình học – Một số thay đổi hình học hiện chưa được phản ánh trong mức sử dụng dự đoán. Ví dụ, việc thay đổi góc hoặc độ lệch tâm trục của cấu kiện được liên kết chưa được xét đến. Trong các trường hợp như vậy, mức sử dụng dự đoán có thể khác biệt đáng kể so với kết quả tính toán.
• Các thao tác bổ sung – Nếu một thao tác bổ sung được thêm vào mẫu, ví dụ sườn tăng cứng, mức sử dụng dự đoán vẫn sẽ được hiển thị, nhưng ảnh hưởng của thao tác đó sẽ không được đưa vào dự đoán.

5. Nhiều mẫu

Khi nhiều mẫu được sử dụng trong cùng một mô hình liên kết, mức sử dụng của từng mẫu có thể được dự đoán riêng. Tuy nhiên, sự tương tác giữa các mẫu này không được xét đến.

Kết luận

Mức sử dụng dự đoán luôn cần được hiểu là một giá trị ước tính. Các công cụ học máy không thể thay thế phép tính kết cấu đầy đủ do kỹ sư thực hiện.

Dự đoán có thể giúp tiết kiệm đáng kể thời gian trong quá trình tối ưu liên kết, nhờ cho phép so sánh nhanh các cấu hình tham số khác nhau.

Các giới hạn nêu trên sẽ dần được giảm bớt khi quy trình học máy và tập dữ liệu huấn luyện tiếp tục được mở rộng. Đồng thời, số lượng mẫu liên kết tham số hỗ trợ chức năng dự đoán cũng sẽ tiếp tục tăng trong thời gian tới.

Trải nghiệm ngay phiên bản IDEA StatiCa 25.0 dùng thử miễn phí! ĐĂNG KÝ DÙNG THỬ TẠI ĐÂY

Để được tư vấn chi tiết về giải pháp và nhận báo giá ưu đãi, vui lòng liên hệ với CIC:

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ VÀ TƯ VẤN CIC

Trụ sở chính:  Số 37 Lê Đại Hành, P. Hai Bà Trưng, TP. Hà Nội

Điện thoại: 086 893 4576  - 024 3976 1381

Email:  info@cic.com.vn

Website:  https://www.cic.com.vn

Chi nhánh Tp HCM:  Số 36 Nguyễn Huy Lượng, P. Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại:  088 645 2020 - 028 628 99022 - 028 628 99033

Email:  cichcm@cic.com.vn