Phân tích độ võng của dầm có kích thước nano bằng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với mạng nơ-ron nhân tạo

Abstract

Nghiên cứu này trình bày một phương pháp kết hợp giữa phần tử hữu hạn (FEM) và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) nhằm phân tích độ võng động của dầm giản đơn kích thước nano, được chế tạo từ vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM), dưới tác dụng của một lực di động. Mô hình FEM được xây dựng trên cơ sở lý thuyết đàn hồi phi địa phương nhằm phản ánh chính xác hiệu ứng kích thước ở thang nano, trong khi đặc tính vật liệu FGM được mô tả bằng hàm số mũ theo chiều dày, có xét tới ảnh hưởng của nhiệt độ. Giá trị độ võng động được tính toán để tạo bộ dữ liệu đầu vào - đầu ra dùng huấn luyện ANN. Kết quả cho thấy mô hình ANN có khả năng dự đoán độ võng với sai số nhỏ. Phân tích cũng đưa ra đánh giá ảnh hưởng của số lớp ẩn, số lượng nơ-ron, thuật toán tối ưu và tốc độ học đến độ chính xác của mô hình ANN. Phương pháp đề xuất mở ra hướng tiếp cận hiệu quả cho việc phân tích và thiết kế kết cấu nano trong các hệ thống kỹ thuật tiên tiến. Từ khóa: Phần tử hữu hạn, mạng nơ-ron nhân tạo, kết hợp FEM và ANN, MEMS/NEMS