THE ANALYSES OF THIN WALLED TUBES BY USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK



Benzer belgeler
ÇATI DÖŞEMESİNDE MEYDANA GELEN YOĞUŞMA VE BUHARLAŞMA KÜTLELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE TAHMİN EDİLMESİ

İç Basınç Altında İnce Cidarlı Kabukların Yapay Sinir Ağları ile Çözümü

YAPAY SİNİR AĞLARI. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ

Yapay Sinir Ağları. (Artificial Neural Networks) DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

ÇİMENTO BASMA DAYANIMI TAHMİNİ İÇİN YAPAY SİNİR AĞI MODELİ

YAPAY SİNİR AĞLARI YÖNTEMİ İLE PAFTALARININ SAYISALLAŞTIRILMASI ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS METHOD FOR MAP DIGITIZATION

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 1 sh Ocak 2004

ESTIMATION OF EFFLUENT PARAMETERS AND EFFICIENCY FOR ADAPAZARI URBAN WASTEWATER TREATMENT PLANT BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BENZER SÜREÇLERDE ÜRETİLEN ÜRÜNLER İÇİN YAPAY ZEKA İLE ZAMAN TAHMİNİ SONER ŞÜKRÜ ALTIN

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

Geriye Yayılım ve Levenberg Marquardt Algoritmalarının YSA Eğitimlerindeki Başarımlarının Dinamik Sistemler Üzerindeki Başarımı. Mehmet Ali Çavuşlu

KÜTAHYA İLİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANILARAK ELEKTRİK PUANT YÜK TAHMİNİ

An Investigation with Neural Network of Heat Loss for Optimum Insulation

ROBOTLARIN YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANILARAK DENETİMİ.

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

YAPAY SĠNĠR AĞLARININ EKONOMĠK TAHMĠNLERDE KULLANILMASI

Cam Elyaf Katkılı Betonların Yarmada Çekme Dayanımlarının Yapay Sinir Ağları İle Tahmini

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi THE USING OF ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS IN INSULATION COMPUTATIONS

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

Isı Transferinde Isı Kayıplarının Yapay Sinir Ağları Yöntemi ile İncelenmesi

etme çabalarının en son ürünlerinden bir tanesi yapay sinir ağları (YSA) teknolojisidir.

BETONARME DÜZLEM ÇERÇEVE SİSTEMLERİN İTME ANALİZİNDE YAPAY SİNİR AĞLARI

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Karaciğerde Oluşan Hastalıkların Tespitinde Makine Öğrenmesi Yöntemlerinin Kullanılması

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

Beton Mekanik Özelliklerinin Taze Beton Özelliklerinden Yararlanılarak Yapay Sinir Ağları İle Tahmini ÖZET

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

ISSN : Isparta-Turkey YAPAY SĠNĠR AĞLARI (YSA) YÖNTEMĠ ĠLE GLOBAL RADYASYON TAHMĠNĠ

T.C. KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YAPAY SİNİR AĞLARI. Doç.Dr. Necaattin BARIŞÇI FİNAL PROJESİ

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

MİKROŞERİT HAT ENDÜKTANS BÜYÜKLÜĞÜNÜN BİLGİ TABANLI YAPAY SİNİR AĞLARI ile MODELLENMESİ

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

7. Kafes sistem sayısal örnekleri

PSM 11 PEM YAKIT HÜCRELERİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE MODELLENMESİ

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

(Computer Integrated Manufacturing)

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

Dairesel Temellerde Taban Gerilmelerinin ve Kesit Zorlarının Hesabı

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Esnek Hesaplamaya Giriş

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

DİNAMİK - 1. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Çok Katmanlı Algılayıcı (Multilayer Perceptron) DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ... iii İÇİNDEKİLER... v

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ (Bölüm-3) KÖPRÜLER

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ- YAPI MALZEMELERİ LABORATUARI. Kemal Tuşat YÜCEL

28. Sürekli kiriş örnek çözümleri

Mevcut Betonarme Binaların Yapısal Parametrelerinin Binaların Deprem Performansına Etkilerinin Belirlenmesi

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI

Temeller. Onur ONAT Tunceli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

YAPAY SİNİR AĞLARI İLE FİYAT TAHMİNLEMESİ

İSTANBUL TİCARET ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR SİSTEMLERİ LABORATUARI

Tanım: Boyuna doğrultuda eksenel basınç kuvveti taşıyan elemanlara Basınç Çubuğu denir.

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

TUĞLA VE KİREMİT FABRİKALARININ HAVA KİRLİLİĞİNE KATKILARININ YAPAY SİNİR AĞI MODELLEMESİ İLE ARAŞTIRILMASI

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Yapay Sinir Ağları ve Yüksek Enerji Fiziği Uygulamaları

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

GÜZ DÖNEMİ ARASINAV SORULARI. 1. Sayısal çözümleme ve fonksiyonu tanımlayarak kullanıldığı alanları kısaca açıklayınız?

MUKAVEMET-I DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ FİNAL ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI ARALIK-2018

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

Sinirsel Benzetim ve NSL. İlker Kalaycı 06, 2008

Zeki Optimizasyon Teknikleri

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Temeller. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Burulma (Torsion) Amaçlar

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

DEPREME DAVRANIŞI DEĞERLENDİRME İÇİN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ. NEJAT BAYÜLKE 19 OCAK 2017 İMO ANKARA ŞUBESİ

Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

YAPAY SİNİR AĞLARI İLE TRAFİK AKIM KONTROLÜ. İbrahim ALTUN 1, Selim DÜNDAR 1,

YÖK TEZLERİ PROJE KELİME TARAMASI

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

2.2 KAYNAKLI BİRLEŞİMLER

UYGULAMALI ELASTİSİTE TEORİSİ

Transkript:

Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 6 Sayı 1-2, (2002), 45-54 İNCE CİDARLI ÜP SİSEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ Ömer KELEŞOĞLU *, Adem FIRA ÖZE Bu çalışmada, tüp sistemlerin gerilme ve burulma analizleri sunulmuş ve bu sistemlerle ilgili uygulamalar yapay sinir ağları kullanılarak çözülmüştür. Bu uygulamalarda geri yayılımlı sinir ağı kullanılmıştır. Ağın eğitimi için gereken eğitim ve test seti Ms-Excel programında hazırlanmıştır. Eğitim ve test seti için farklı değerler kullanılmıştır. Giriş ve çıkış değerleri normalize edilerek ağa verilmiştir. Bu çalışmadaki test ve uygulama sonuçları sayesinde tüp sistemlerin yapay sinir ağları ile başarıyla analiz edilebileceği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: üp Sistem, Gerilme Analizi, Burulma Analizi, Yapay Sinir Ağları HE ANALYSES OF HIN WALLED UBES BY USING ARIFICIAL NEURAL NEWORK ABSRAC In this study, the analyses of stress and torsion of tube systems have been presented and the applications related to these systems have been solved by artificial neural networks. A backpropagation neural network has been used. he training and test sets, which are necessary for the training of network have been prepared in the program Ms-Excel. Different values have been used for the training and the test. he values of input and output of the network have been given to network after being normalized. From the results of the test and application, it has been shown that tube systems can be analyzed successfully by using artificial neural networks. Key Words: ube System, Stress Analysis,orsion Analysis,Artificial Neural Networks * Fırat Üniversitesi, eknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitim Bölümü, 23119 Elazığ, ÜRKİYE e-mail: okelesoglu@firat.edu.tr

Ö. KELEŞOĞLU, A. FIRA 1. GİRİŞ İlk defa 1950 li yıllarda ortaya atılan yapay zeka terimi zaman içinde oldukça yoğun ilgi görmüş ve 40-50 yıllık bir zaman diliminde hayatın vazgeçilmez parçası olan sistemlerin doğmasına neden olmuştur. Yapay sinir ağları yapay zeka çalışmalarının da ivmesini artırmıştır. Yapay sinir ağları, insan beyninin en önemli özelliği olan öğrenme yolu ile yeni bilgiler türetebilme, oluşturabilme ve keşfedebilme gibi yetenekleri herhangi bir yardım almadan kendiliğinden gerçekleştirmek amacı ile geliştirilen, farklı topoloji ve ağ modelleriyle birbirine bağlanmasıyla oluşan karmaşık sistemlerdir[1,2]. Son yıllarda hızla gelişen yapay sinir ağları, inşaat mühendisliğinde oldukça geniş bir uygulama alanı bulmuştur. İnşaat mühendisliğinde uygulanan bazı yapay sinir ağları çalışmaları; Kang ve Yoon, yapay sinir ağları yaklaşımıyla basit bir kafes sistemi çözmüş diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında oldukça iyi sonuçlar elde etmişlerdir [3]. Arslan ve İnce, geri yayılımlı sinir ağlarını kullanarak betonarme kolonların tasarımını yapmıştır [4]. Deprem ivme kayıtlarının değerlendirilmesi ve sonuçlarının yorumlanmasında yapay sinir ağları hayli başarılı olmuştur [5]. Bir başka çalışmada köprülerin dinamik analizinde bu teknik kullanılarak sağlıklı sonuçlara ulaşılmıştır [6]. Betonun farklı yüklemeler altındaki gerilme-şekil değiştirme bağıntılarının belirlenmesinde de başarıyla uygulanmıştır [7]. Keleşoğlu ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, çok katmanlı ileri beslemeli bir yapay sinir ağı kullanarak yalıtım malzemesinin kalınlığını tespit etmişlerdir [8]. Ayrıca tuğla duvardaki ve tesisattaki ısı kaybı yapay sinir ağları ile başarılı bir şekilde belirlenmiştir [9]. Yapılan bu çalışmalardan anlaşılacağı gibi yapay sinir ağları inşaat mühendisliğinde çeşitli uygulama alanlarında kullanılmış ve diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında başarılı sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Bu çalışmada ince cidarlı tüp sistemlerin analizi verilmiş ve sayısal uygulamalar yapay sinir ağları ile çözülmüştür. 2. YAPAY SİNİR AĞLARI Beynin üstün özellikleri, bilim adamlarını üzerinde çalışmaya zorlamış ve beynin nörofiziksel yapısından esinlenerek matematiksel modeli çıkarılmaya çalışılmıştır. Beynin bütün davranışlarını tam olarak modelleyebilmek için fiziksel bileşenlerinin doğru olarak modellenmesi gerektiği düşüncesi ile çeşitli yapay hücre ve ağ modelleri geliştirilmiştir. Böylece Yapay Sinir Ağları ile adlandırılan yeni ve günümüz bilgisayarlarının algoritmik hesaplama yönteminden farklı bir bilim alanı ortaya çıkmıştır. Yapay sinir ağları; yapısı, bilgi işleme yöntemindeki farklılık ve uygulama alanları nedeniyle çeşitli bilim dallarının da kapsam alanına girmektedir. Yapay sinir ağları, olayların örneklerine bakmakta, onlardan ilgili olay hakkında genellemeler yapmakta, bilgiler toplamakta ve daha sonra hiç görmediği örnekler ile karşılaşınca öğrendiği bilgileri kullanarak o örnekler hakkında karar verebilmektedir. 2.1. Yapay Sinir Ağlarının Eğitilmesi Yapay sinir ağlarının öğrenme sürecinde, dış ortamdan gözle veya vücudun diğer organlarıyla uyarıların alınması gibi dış ortamdan girişler alınır, bu girişlerin beyin merkezine iletilerek burada değerlendirilip tepki verilmesi gibi yapay sinir ağında da aktivasyon fonksiyonundan geçirilerek bir tepki çıkışı üretilir. Bu çıkış yine tecrübeyle verilen çıkışla karşılaştırılarak hata bulunur. Çeşitli öğrenme algoritmalarıyla hata azaltılıp gerçek çıkışa yaklaşılmaya çalışılır. Bu çalışma süresince yenilenen yapay sinir ağının ağırlıklarıdır. Ağırlıklar her bir çevrimde yenilerek amaca ulaşılmaya çalışılır. Amaca ulaşmanın veya yaklaşmanın ölçüsü de yine dışarıdan verilen bir değerdir. Eğer yapay sinir ağları verilen giriş-çıkış çiftleriyle amaca ulaşmış ise ağırlık değerleri saklanır. Ağırlıkların sürekli yenilenip istenilen sonuca ulaşana kadar geçen zamana öğrenme adı verilir. 46

İNCE CİDARLI ÜP SİSEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ Yapay sinir ağı öğrendikten sonra daha önce verilmeyen girişler verilip, sinir ağı çıkışıyla gerçek çıkışı yaklaşımı incelenir. Eğer yeni verilen örneklere de doğru yaklaşıyorsa sinir ağı işi öğrenmiş demektir. Yapay sinir ağına verilen örnek sayısı optimum değerden fazla ise sinir ağı işi öğrenmemiş ezberlemiştir. Genelde eldeki örneklerin yüzde sekseni ağa verilip ağ eğitilir, daha sonra geri kalan yüzde yirmilik kısım verilip ağın davranışı incelenir diğer bir deyişle test edilir. 2.2. Geri Yayılımlı Öğrenme Geri yayılımlı öğrenen ağlar giriş, çıkış ve en az bir gizli katman olmak üzere üç katmandan oluşurlar. Gizli katman ve gizli katmandaki düğüm sayısı değiştirilebilir. Düğüm sayısının artması ağın hatırlama yeteneğini artırmakla birlikte öğrenme işleminin süresini uzatmaktadır. Düğüm sayısının azaltılması eğitim süresini kısaltmakta fakat hatırlama yeteneğini azaltmaktadır. Geri yayılım ağlarında katman sayısı ve her katmandaki düğüm sayısının seçilmesinde kesin bir yöntem yoktur ve sadece takip edilecek genel kurallar bulunmaktadır. Kural 1: Girdi verisi ve istenilen çıktı arasındaki ilişkinin karmaşıklığı artınca, gizli katmanlardaki işleme elemanlarının sayısı da artmalıdır. Kural 2: Eğer ele alınan süreç birçok aşamalara ayrılabiliyorsa, fazla sayıda gizli katman kullanılmalıdır. Kural 3: Ağda kullanılan eğitim verisinin miktarı, gizli katmanlardaki işleme elemanlarının sayısı için üst bir sınır oluşturmaktadır [10]. Giriş katmanındaki her bir düğüm gizli katmandaki her düğüme, gizli katman birden fazla ise bu katmandaki her bir düğüm kendisinden sonra gelen katmandaki her düğüme ve gizi katman çıkışındaki her düğüm çıkış katmanındaki her düğüme bağlıdır. Bir katmandaki hiçbir düğüm kendi katmanındaki diğer bir düğüme bağlı değildir. Her katmanın çıkış değerleri bir sonraki katmanın giriş değeridir. Bu şekilde giriş değerlerinin ağın girişinden çıkışına doğru ilerlemesine ileri besleme denir. Şekil 1 de bir geri yayılım ağı örneği görülmektedir. Girişler Çıkışlar Gizli Katman Şekil 1. Bir geri yayılım ağı örneği Geri yayılım çok katmanlı ağlarda kullanılan delta kuralı için genelleştirilmiş bir algoritmadır. Bu algoritma çok katlı ağlarda hesap işlerini öğrenmede kullanılabilmektedir. Geri yayılım ağında hatalar, ileri besleme aktarım işlevinin türevi tarafından, ileri besleme mekanizması içinde kullanılan aynı bağlantılar aracılığıyla, geriye doğru yayılmaktadır. Öğrenme işlemi, bu ağda basit çift yönlü hafıza birleştirmeye dayanmaktadır [11]. Hatayı geriye yayma algoritmasının işlem sırası kısaca aşağıdaki gibi verilebilir. Her bir nöronun çıkış değeri hesaplanır. n yi = f ( wi xi + b) (1) i= 1 47

Ö. KELEŞOĞLU, A. FIRA Burada w sinir ağının ağırlık matrisi, x giriş değerleri matrisi, b ise ağın bias değeridir. İstenen çıkış i i değeri ile ağdan elde edilen çıkış değeri karşılaştırılır ve varsa ağın hatası 1 E = ( d i ) 2 i y (2) 2 denklemi ile hesaplanır. Burada d i ağdan istenen çıkış değeri, y i ise ağdan elde edilen çıkış değeridir. η öğrenme oranı, δ i i. nöronun hata değeri olmak üzere her bir katmandaki ağırlıkların değişimleri belirlenir. w i = η.δ i. yi (3) Daha sonra bu değerlere göre ağırlıkların güncellemesi yapılır. yeni eski wi = wi + wi (4) Hata verilen uygun değere yaklaşana kadar bu adımlar tekrar edilir. 3. ÜP SİSEMLERİN ANALİZİ 3.1. Dönen Halkanın Gerilme Analizi O merkezi boyunca ω rad/sn açısal hız ile döndürülen dairesel bir ince halka, Şekil 2 de görüldüğü gibi dışarıya doğru etki eden bir atalet kuvvetine maruzdur. Halkanın Merkez ile θ açısı yapan bir AB yayı için ρ malzemenin yoğunluğu ve A halkanın kesit alanı ise atalet kuvveti F = ρθaω 2 r 2 (5) o A r B A θ Alan F B F θ Şekil 2. Dönen ince halka, kesiti ve kuvvet diyagramı Şekil 2 de görülen elemana etki eden F atalet kuvveti etkisinde halkanın A ve B noktalarında oluşan kuvvetleri ile dengelenir. Kuvvet diyagramından, θ nin küçük olduğu durumda: = ρaω 2 r 2 elde edilir. (6) σ, den dolayı oluşan gerilme ise 48

İNCE CİDARLI ÜP SİSEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ 2 2 2 = ρω r ρυ (7) σ = Burada υ doğrusal hız, ortalama yarıçap r dır. 3.2. İnce üpün Burulma Analizi Şekil 3 de gösterilen ince tüpün yarıçapı r ve et kalınlığı t dir. üpün her iki ucuna burulma momenti uygulanırsa, uçlar rölatif olarak burulur. üp eksenine paralel olan AB, döndürülerek AB konumunu alır. OB yarıçapı yine doğru olarak kalır ve küçük θ açısı dönerek OB konumunu alır. Şekil 3. üp sistem B I θ ϕ B A üpün kesit alanındaki kayma kuvveti F = (8) r bu kuvvet, ince tüpün et payı (t) küçük olursa, kalınlık üzerinde kayma gerilmesi τ = 2 2πr t dir. (9) Kayma modülü τ = G ϕ ve rθ ϕ = (10) l 4. UYGULAMALAR 4.1. Sayısal Uygulama-I Bu uygulamada, dönen ince silindirik bir borudaki maksimum gerilmeyi YSA kullanarak analiz edeceğiz. Problemde borunun ortalama yarıçapı 3 mm, dakikada yaptığı devir sayısı 500000 devir/dakika ve çeliğin yoğunluğu 7.8 Mg/m 3 dir. Problem için geri yayılımlı yapay sinir ağı kullanılmıştır. Bu ağda 1 giriş katmanı, 1 ara katman ve 1 çıkış katmanı kullanılmıştır. Girdi katmanında üç işlem elamanı bulunmaktadır: a) Borunun ortalama yarıçapı (m) 49

Ö. KELEŞOĞLU, A. FIRA b) Borudaki çeliğin yoğunluğu (Kg/m 3 ) c) Borunun yaptığı devir sayısı (rad/s) Ara katmanda 10 adet yapay nöron kullanılmıştır. Ağın çıkışı ise borudaki maksimum gerilmedir (Şekil 4). r ρ σ ω Şekil 4. İnce silindirik boru için kullanılan yapay sinir ağı Ağın girdi elemanlarına çeşitli değerler verilerek oluşturulan eğitim setinde 30 adet örnek bulunmaktadır. Örneklerdeki giriş ve çıkış değerleri normalize edilerek ağa sunulmuştur. Çizelge 1 de görüleceği üzere çeşitli ağ yapıları ve öğrenme oranları denenerek en hassas sonuç elde edilmeye çalışılmıştır. Yapılan denemeler sonucunda 10 nörondan oluşan bir ara katman uygun görülmüş ve öğrenme oranı 0.80 alındığında ağ daha uygun sonuçlar vermiştir. Çizelge 1: Ağ yapısı ve öğrenme oranının deneme yoluyla bulunması Ağ yapısı Öğrenme oranı Hata yüzdesi 3-10-1 0.80 0.05 3-10-1 0.60 0.61 3-10-1 0.90 2.55 3-10-1 0.50 5.37 3-8-8-1 0.80 0.95 3-8-8-1 0.60 1.42 3-8-8-1 0.90 3.14 3-8-8-1 0.50 4.58 3-15-1 0.80 2.46 3-15-1 0.60 3.27 3-15-1 0.90 4.18 3-15-1 0.50 1.66 Aktivasyon fonksiyonu olarak sigmoid fonksiyonu kullanılmıştır. Ağın eğitilmesi için öğrenme tipi olarak danışmanlı öğrenme uygulanmıştır. Bu öğrenme yöntemi, bütün işleme elemanlarının anlık hatalarını en aza indirmeye çalışır. Bu hata azaltma işlemi, kabul edilebilir doğruluğa ulaşana kadar ağırlıklar devamlı olarak derlenir. Bu parametreler Matlab 5.3 de geliştirilen programa sunularak ağ eğitilir. Eğitim setinin ilk 10 örneği çizelge 2 de verilmiştir. Çizelge 2. İnce silindirik boru için hazırlanan eğitim seti 50

İNCE CİDARLI ÜP SİSEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ Örnek r (m) ρ (kg/m 3 ) ω (rad/s) σ (MN/m 2 ) 1 0.0050 10000 20943.95 109.662 2 0.0060 3550 36651.91 171.688 3 0.0010 11500 78539.82 70.937 4 0.0040 8850 10471.98 15.528 5 0.0045 5750 26179.94 79.805 6 0.0020 15000 36651.91 80.601 7 0.0035 4800 68067.84 272.434 8 0.0075 8750 24085.54 285.524 9 0.0015 6500 78539.82 90.214 10 0.0055 5550 39269.91 258.903 11 0.0100 2500 23561.94 138.791 12 0.0080 7000 13089.97 76.763 13 0.0070 12500 7853.93 37.782 14 0.0035 9500 34033.92 134.798 15 0.0035 5250 23823.74 125.894 Ağın eğitimi tamamlandıktan sonra eğitim setindeki örneklerden tamamen farklı değerler kullanılarak ağın performansı test edilmiştir. est setinde 8 adet örnek kullanılmış ve sonuçlar Çizelge 3 de karşılaştırılmıştır. Çizelge 3. Silindirik boru için verilen test seti Giriş Çıkış est No σ (MN/m 2 ) r (m) ρ (kg/m 3 ) ω (rad/s) Sayısal Sonuç YSA 1 0.060 5550 225000 110.92 111.21 2 0.095 4000 230000 209.42 208.07 3 0.050 3000 462500 175.93 177.65 4 0.030 5050 725000 261.97 259.18 5 0.085 9100 230000 381.41 384.92 6 0.025 5750 645000 163.95 163.33 7 0.105 3250 165000 106.97 104.14 8 0.070 11500 115000 81.72 81.54 Yapay sinir ağını eğittikten ve test ettikten sonra; problem için verilen değerler ağa sunulursa elde edilen gerilme değeri 192.9 MN/m 2 olarak bulunur. Bu problemin J. Hannah ve M. J. Hillier tarafından çözülmesi sonucunda elde edilen gerilme değeri ise 193 MN/m 2 dir [12]. Gerek test setinden elde edilen sonuçlar ve gerekse problemin gerçek değerlerinden elde edilen sonuç göz önüne alındığında ağın yeterli hassasiyette sonuçlar bulduğu görülür. 4.2. Sayısal Uygulama-II Bu uygulamada, ince silindirik bir tüpün burulma açısını YSA ile analiz edeceğiz. Uygulama için kullanılan değerler; silindirik tüpün çapı 25 mm, kalınlığı 1.5 mm, uzunluğu 300 mm dir. Müsaade edilebilir kayma gerilmesi 35 N/mm 2 ve malzemenin kayma modülü 80 kn/mm 2 dir. Problem için geri yayılımlı yapay sinir ağı kullanılmıştır. Bu ağda 1 giriş katmanı, 1 ara katman ve 1 çıkış katmanı kullanılmıştır (Şekil 5). Girdi katmanında dört işlem elamanı bulunmaktadır: a) Silindirik tüpün çapı (r, mm) 51

Ö. KELEŞOĞLU, A. FIRA b) Silindirik tüpün uzunluğu (l, mm) c) Müsaade edilebilir kayma gerilmesi (τ, N/mm 2 ) d) Malzemenin kayma modülü (G, N/mm 2 ) Ara katmanda 8 adet yapay nöron kullanılmıştır. Ağın çıkışı ise bu giriş değerlerine maruz kalan silindirik tüpün burulma açısıdır. r l G θ τ τ Şekil 5. İnce silindirik tüp için oluşturulan YSA modeli Girdi elemanlarına çeşitli değerler verilerek oluşturulan eğitim setinde 40 adet örnek bulunmaktadır. Örneklerdeki giriş ve çıkış değerleri normalize edilerek ağa sunulmuştur. Çizelge 4: Ağ yapısı ve öğrenme oranının deneme yoluyla bulunması Ağ yapısı Öğrenme oranı Hata yüzdesi 3-8-1 0.40 0.10 3-8-1 0.60 0.75 3-8-1 0.80 2.15 3-10-10-1 0.40 3.71 3-10-10-1 0.60 1.37 3-10-10-1 0.80 0.96 3-10-1 0.40 2.18 3-10-1 0.60 3.12 3-10-1 0.80 4.66 3-12-12-1 0.40 3.27 3-12-12-1 0.60 2.18 3-12-12-1 0.80 1.15 Çizelge 4 de görüleceği üzere çeşitli ağ yapıları ve öğrenme oranları denenerek en hassas sonuç elde edilmeye çalışılmıştır. Yapılan denemeler sonucunda 8 nörondan oluşan bir ara katman uygun görülmüş ve öğrenme oranı 0.40 alındığında ağ daha uygun sonuçlar vermiştir. Aktivasyon fonksiyonu olarak sigmoid fonksiyonu kullanılmıştır. Öğrenme tipi olarak danışmanlı öğrenme uygulanmıştır. Eğitim setinin ilk 10 örneği çizelge 5 de verilmiştir 52

İNCE CİDARLI ÜP SİSEMLERİN YAPAY SİNİR AĞLARI İLE ANALİZİ Çizelge 5. Silindirik tüp için hazırlanan eğitim seti Örnek No r (mm) l (mm) G (N/mm 2 ) τ (N/mm 2 ) θ (rad) 1 10.0 450 100000 40.0 0.0180 2 17.5 250 45000 50.0 0.0159 3 20.0 500 35000 15.0 0.0107 4 9.0 550 95000 25.0 0.0161 5 12.0 750 125000 20.0 0.0100 6 27.0 200 15000 17.5 0.0086 7 8.0 150 85000 45.0 0.0099 8 16.0 800 28000 7.5 0.0134 9 26.0 225 17500 12.5 0.0062 10 33.0 275 12500 14.0 0.0093 Ağın eğitimi tamamlandıktan sonra ağın performansını test etmek amacıyla eğitim setinde kullanılmayan farklı örnekler ağa sunulmuş ve elde edilen sonuçlar çizelge 6 da karşılaştırılmıştır. Çizelge 6. Silindirik tüpün test seti Giriş Çıkış θ r l G τ est No Sayısal Sonuç YSA 1 16 400 40000 21 0.0105 0.0106 2 18 500 35000 22 0.0175 0.0174 3 21 350 30000 32 0.0167 0.0167 Yapay sinir ağını eğittikten ve test ettikten sonra bu uygulamada kullanılan değerleri ağa verdiğimizde sonuç 0.0106 (rad) bulunmuştur. Bu problemin J. Hannah ve M. J. Hillier tarafından çözülmesi sonucunda elde edilen sonuç ise 0.0105 (rad) dır [12]. est setinden elde edilen sonuçlar ile problemin gerçek sonucu göz önüne alındığında ağın yeterli hassasiyette sonuçlar bulduğu görülür. 10 0 Performance is 3.60506e-028, Goal is 1e-028 10 0 Performance is 5.12396e-031, Goal is 1e-025 10-5 10-5 raining-blue Goal-Black 10-10 10-15 10-20 raining-blue Goal-Black 10-10 10-15 10-20 10-25 10-25 10-30 10-30 0 5 10 15 20 25 30 33 Epochs 10-35 0 5 10 15 20 25 25 Epochs Şekil 6.a. İnce silindirik boru için kullanılan yapay sinir ağının iterasyona bağlı olarak hata değişimi Şekil 6.b. İnce silindirik tüp için oluşturulan yapay sinir ağının iterasyona bağlı olarak hata değişimi 53

Ö. KELEŞOĞLU, A. FIRA 5. SONUÇLAR Bilgi sınıflama ve bilgi yorumlamanın da içinde bulunduğu çok değişik problemlerin çözümünde kullanılan yapay sinir ağları; iş hayatı, finans, endüstri, eğitim ve mühendislik alanlarında varolan yöntemlerin yerine veya doğrusal olmayan sistemlerde de başarıyla uygulanmaktadır. Yapay sinir ağlarının problemlere yaklaşımı insan zekası gibi edinilen tecrübeye bağlıdır. Yapay sinir ağları insanlar gibi örneklerle eğitildikleri için eğitim sırasında yeterli sayıda veri grubunun kullanılması ile çok iyi sonuçlar elde edilmektedir. Bu çalışmada ince cidarlı tüp sistemlerin analizi yapay sinir ağları kullanılarak sunulmuştur. Hem test sonuçları hem de problemlerin sonuçları ışığında yapay sinir ağlarının yeterli hassasiyette sonuçlar elde ettiği söylenebilir. Gerek bu çalışmadan elde edilen sonuçlar gerekse daha önce yapılmış olan çalışmalardan elde edilen sonuçlar dikkate alındığında yapay zekanın alt kollarından biri olan yapay sinir ağlarının mühendislik problemlerinde başarılı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Yapay sinir ağları mühendislik problemlerinin çözümlerine alternatif bir metot olma yolunda önemli adımlar atmıştır. KAYNAKLAR [1] Öztemel, E., Yapay Sinir Ağları, Papatya Yayıncılık, İstanbul, 1994. [2] Alexander, I., Morton I, An Introduction o Neural Computing, International homson Computer Press, 1995. [3] Kang, H.., Yoon, C.J., Neural Network Approaches to Simple russ Design Problems, Microcomputers in Civil Engineering, Vol 9, 211-218, 1994. [4] Arslan, A., İnce, R., he Neural Network Based Design of Edge Supported Reinforced Concrete Slabs, Artificial Intelligence and Object Oriented Approaches for Structural Engineering, 91-97, Scotland, 1994. [5] Ghaboussi, J., Lin, C.C., New Method of Generating Spectrum Compatible Accelerograms Using Neural Network, Earthquake Engineering and Structural Dinamics, 377-396, 1998. [6] Vanluchene, R.D., Roufei, S. Neural Network in Structural Engineering, Micro Comp. in Civil Engineering, 207-215, 1990. [7] Ghaboussi, J., Garett, J.H., Wu, X, Knowledge-Based Modeling of Material Behavior with Neural Networks, ASCE Journal of Engineering Mech., Vol 117, 132-153, 1991. [8] Keleşoğlu, Ö., Ekinci, C.E., Fırat, A., Yalıtım Hesaplarında Yapay Sinir Ağlarının Kullanımı, Sigma Dergisi, 3, 58-66, 2005. [9] Keleşoğlu, Ö., Fırat, A., uğla Duvardaki ve esisattaki Isı Kaybının Yapay Sinir Ağları İle Belirlenmesi, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 18(1),133-141, 2006. [10] Fırat, A., Yapay Sinir Ağları ile Yapısal Sistemlerin Analizi, Yüksek Lisans ezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ, 2006. [11] Elmas, Ç., Yapay Sinir Ağları, Seçkin Yayıncılık, Ankara, 2003. [12] Hannah, J., Hillier, M.J., Applied Mechanics, Pearson Education Limited Edinburgh Gate, Harlow Essex CM20 2JE, England, 1995. 54