Utilizzo di reti neurali per la caratterizzazione elasto-plastica di materiali sottoposti a prova di indentazione

Per poter determinare le caratteristiche elasto-plastiche di un materiale, sottoposto ad una prova di indentazione, mediante le reti neurali artificiali, si è scelto di utilizzare un metodo di addestramento supervisionato e, più nello specifico, il metodo backpropagation, descritto nel capitolo precedente.

L'insieme di addestramento, necessario per l'esecuzione del back-propagation, viene ricavato da una serie di simulazioni numeriche agli elementi finiti, le quali presentano caratteristiche comuni e differiscono solo per le proprietà del materiale del provino.

Per modellare tali proprietà, in ogni simulazione, si utilizza la formulazione di Ramberg-Osgood, descritta nel capitolo 1. Per eseguire le simulazioni si utilizza un solutore agli elementi finiti, il quale necessita di un software di pre-processing, che, in qualche modo, crei un file di input con estensione .dat, all'interno del quale siano raggruppare tutte le informazioni, in formato ASCII, necessarie allo svolgimento della simulazione. In altre parole, questo file contiene il modello agli elementi finiti.

Una volta ottenuto il file .dat, il solutore può processarlo ed eseguire la simulazione corrispondente. Al fine di rendere la costruzione dell'insieme di addestramento facile ed efficiente, si crea un unico file .dat della prova di indentazione utilizzando il pre-processing. Questo file è completo in ogni dettaglio, ma non viene in nessun momento risolto tramite il solutore. Lo scopo del file creato è di costituire una base di partenza per definire alcune simulazioni dalla quale estrarre l'insieme di addestramento.

L'idea consiste nel modificare il suddetto file, sostituendo le caratteristiche del materiale del provino con altre caratteristiche che si riferiscono ai materiali scelti per realizzare l'insieme di addestramento. Per ogni sostituzione viene generato un nuovo file .dat, che, una volta processato tramite il solutore, permetterà di ottenere gli spostamenti che il provino subisce durante la prova.

Queste sostituzioni vengono eseguite da un software scritto appositamente durante questo lavoro, il cui funzionamento sarà descritto più nel dettaglio nel capitolo successivo. Una volta eseguite le sostituzioni e le simulazioni si può ottenere l'insieme di addestramento. In particolare, l'insieme degli ingressi è composto dai dati estratti dalle simulazioni, mentre, l'insieme delle uscite, è costituito dai coefficienti di Ramberg-Osgood dei materiali scelti.

Per quanto riguarda la scelta dei dati da estrarre dalle simulazioni, si rimanda al capitolo successivo. Di seguito viene riportata, passo per passo, la costruzione del file .dat tramite il preprocessor. Inoltre, sono anche descritti tutti gli accorgimenti necessari a rendere le simulazioni rapide e accurate, caratteristiche molto apprezzate, soprattutto perché, per costruire un buon insieme di addestramento, bisogna eseguire un numero piuttosto grande di simulazioni.