نویسنده: Atieh Alizadeh

استفاده از فراگیری ماشین در مهندسی راه

Application of Machine Learning in Pavement Engineering

مهندس حامد مجیدی فرد، دانشجوی دکترای دانشگاه دانشگاه میزوری، کلمبیا، آمریکا

چهارشنبه 17 دی 1399، ساعت 15:00 تا 16:30

لینک ورود:

https://vc.sharif.edu/ch/civil-seminar

نحوه ورود: آزاد، با درج نام خود، بدون نیاز به پسورد، با گزینه “میهمان” وارد شوید.

چکیده

اخیرا استفاده از فراگیری ماشین در حوزه مهندسی راه توجه بسیاری از محققین راه سازی را جذب کرده است. در این پژوهش، یک ابزار تخمینی برای ارزیابی عملکرد مخلوط آسفالتی در دمای پایین و بالا طراحی شده است. این ابزار بر پایه دو مدل مجزا برای آزمون شکست انرژی DC(T) و آزمون چرخ هامبورگ (Hamburg Wheel Load Track) ساخته شده است. برای آزمون شکست انرژی، از ژنتیک الگوریتم برای ساخت مدل تخمینی استفاده شد و برای مدل شیارشدگی هامبورگ از الگوریتم شبکه عصبی برای آموزش داده­ها استفاده شد. این مدل ها براساس یک پایگاه داده­ای متشکل از نتایج این دو آزمون بدست آمده اند. این ابزار قابلیت استفاده برای پیش طراحی مخلوط آسفالتی به منظور دستیابی به بهترین عملکرد شیارشدگی و ترک خوردگی را دارد. این مدل ها براساس پارامتر های ورودی مختلفی از قبیل دمای عملکردی قیر، نوع مخلوط آسفالتی، اندازه سنگدانه، درصد کل قیر، درصد قیر بازیافتی، دمای انجام آزمون و تعداد سیکل بنا شده­اند. استفاده از این­گونه مدل­های تخمینی، تعداد آزمایش­ها را محدود ساخته و زمان و هزینه بسیاری را در فرآیند طراحی صرفه­جویی می­کند.

همچنین، از فراگیری ماشین برای ساخت یک سیستم هوشمند اتوماتیک ارزیابی خرابی جاده استفاده شد. به صورت معمول، بازرسی خرابی­های جاده با استفاده از ماشین­های پیچیده جمع آوری اطلاعات یا ارزیابی چشمی در محل انجام می­شود. که نه تنها هزینه­بر، بلکه حضور ارزیاب در محل و یا اختلال ترافیکی باعث کاهش ایمنی می­شود. ارزیابی اتوماتیک خرابی جاده با استفاده از تکنیک­های پردازش تصویر باعث صرفه جویی در وقت و افزایش ایمنی می­شود. در این پژوهش، از یک مدلU-net برای تشخیص شدت خرابی­ها استفاده شد. با ترکیب دو مدل Unet و YOLO، یک مدل هیبردی ساخته شده که قابلیت تشخیص همزمان نوع و شدت خرابی را دارد. این ابزار امکان بررسی وضعیت جاده ها در طول عمر جاده­ها را دارد که برای تصمیم سازی صحیح در مدیریت نگهداری بسیار مفید خواهد بود.

Biography

Hamed Majidifard is a PhD candidate in Civil Engineering at the University of Missouri. He conferred his M.Sc. degree from Sharif University of Technology. His research primarily focuses on implementing machine learning techniques to predict the performance of asphalt mixtures and pavement conditions, advancement of mixture sustainability, and promoting durability of asphalt mixtures (crack resistance, balanced mix design). Additionally, he has carried out multiple research studies with the focus on devising a programming approach to predict the low and high-temperature performance of asphalt mixtures using machine learning techniques. This tool can be used for pre-design purposes to design an asphalt mixture with balanced performance in rutting and cracking. Finally, his primary research employs deep learning techniques to devise an automatic pavement monitoring system, which allows for effective assessment of the pavement condition using pictures and videos instead of manual field observation and evaluation. He has published 10+ journal and conference papers. He has also peer-reviewed 20+ articles for Road and Material Pavement Design, Construction Building Material, and Transportation Research Record journals.

مدل­سازی رفتار ویسکوالاستیک ناهمگن مصالح آسفالتی با استفاده از رویکرد چند مقیاسی

A Multi-Scale Approach for Heterogeneous Viscoelastic Modeling of Bituminous Composites

دکتر پوریا حاجی کریمی، استادیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چهارشنبه 3 دی 1399، ساعت 15:00 تا 16:30

لینک ورود:

https://vc.sharif.edu/ch/civil-seminar

نحوه ورود: آزاد، با درج نام خود، بدون نیاز به پسورد، با گزینه “میهمان” وارد شوید.

چکیده

مدل­سازي رفتار رئولوژيكي و مكانيكي مصالح آسفالتي همواره به عنوان يك دغدغه مطرح بوده است. قیر معمولاً به عنوان یک ماده همگن در نظر گرفته می­شود و منشأ بروز ویژگی­های ویسکوالاستیک در مقیاس­های مختلف مصالح آسفالتی شامل ماستیک آسفالتی (مخلوط فیلر و قیر)، ملات آسفالتی (مخلوط ریزدانه­ها و ماستیک آسفالتی) و بتن آسفالتی (مخلوط درشت­دانه­ها و ملات آسفالتی) است. همگن بودن ساختار این مصالح آسفالتی از جمله فرضیات متداول در مدل­سازی رئولوژیکی و مکانیکی آنهاست که تطابقی با واقعیت ساختاری و عملکردی آنها ندارد. در نظر گرفتن یک ساختار ناهمگن منجر به توسعه مدل­های دوفازی یا چندفازی میکرومکانیکی جهت پیش­بینی ویژگی­های ماستیک آسفالتی می­گردد. استفاده از رویکرد چندمقیاسی این امکان را فراهم می­کند که خصوصیات ویسکوالاستیک در مقیاس­های بالاتر شامل ملات آسفالتی و مخلوط آسفالتی نیز تعیین گردد. بنابراین با در دست داشتن خصوصیات ویسکوالاستیک قیر و ویژگی­های الاستیک مصالح سنگی می­توان رفتار ویسکوالاستیک مخلوط آسفالتی را به عنوان یک ماده ناهمگن پیش­بینی نمود.

Abstract

Modeling of rheological and numerical behavior of bituminous composites is a challenging problem. Bitumen is usually known as a homogeneous substance and responsible for bituminous composites’ viscoelastic properties at different scales, including asphalt mastic, asphalt mortar, and asphalt concrete. Considering bituminous composites as a homogeneous medium is a typical assumption that is not consistent with their real structure and performance. A heterogeneous structure can be considered to develop biphasic or multi-phasic micromechanical models to predict asphalt mastic characteristics to overcome such a shortcoming. It will then be possible to determine viscoelastic properties at other scales of asphalt mortar and asphalt concrete by implementing a multi-scale approach. Therefore, having viscoelastic properties of bitumen and aggregates’ elastic characteristics, it is possible to predict asphalt concrete’s mechanical behavior as a heterogeneous medium.

بیوگرافی

دکتر حاجی­کریمی مدرک کارشناسی مهندسی عمران و کارشناسی ارشد مهندسی سازه خود را از دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تهران دریافت نمود و به دنبال آن در سال 1397 موفق به اخذ مدرک دکتری تخصصی در گرایش راه و ترابری از دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی­تکنیک تهران) شد. ایشان هم­اکنون استادیار گروه راه و ترابری دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر می­باشد. دکتر حاجی­کریمی بیش از 30 مقاله پژوهشی در مجلات تخصصی در زمینه­های اصلاح قیر، مدل­سازی عددی و تعیین ویژگی­های ویسکوالاستیک مصالح آسفالتی با همکاری اساتید دانشگاه­هایNorth Carolina A&T ، دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه لیموژ فرانسه به چاپ رسانده است. با توجه به تجارب کسب شده در زمینه مکانیک محاسباتی در دوره کارشناسی ارشد، در دوره دکتری تخصصی و به ویژه در دوره فرصت مطالعاتی در دانشگاه لیموژ بر مدل­سازی عددی رفتار ویسکوالاستیک ناهمگن مصالح آسفالتی متمرکز گردید. دکتر حاجی‌کریمی در سال 1398 به عنوان محقق جوان برتر در یازدهمین همایش و نمایشگاه قیر و آسفالت از سوی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی انتخاب شده است. ایشان در حال حاضر بر استفاده از رویکرد چندمقیاسی با هدف بررسی جنبه‌های مختلف رفتار رئولوژیکی و مکانیکی قیر و مصالح آسفالتی تمرکز نموده است. 

Biography

Dr. Hajikarimi received his Bachelor’s and Master’s degrees in Civil Engineering and Structural Engineering from the University of Tehran followed up by receiving his Ph.D. in Pavement Engineering from Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic) in 2018. Dr. Hajikarimi is currently an Assistant Professor and Director of Advanced Pavement Laboratory at the Department of Civil & Environmental Engineering of Amirkabir University of Technology. He published more than 30 research articles in bitumen modification, viscoelastic characterization, and numerical modeling of bituminous materials in collaboration with faculty members of North Carolina A&T University, Arizona State University, and University of Limoges. Considering his background in computational mechanics, he focused on heterogeneous viscoelastic numerical modeling of bituminous composites during his Ph.D., especially when he was passing a sabbatical at the University of Limoges in France. Dr. Hajikarimi received the Best Young Researcher Award in the 11th Bitumen, Asphalt and Machinery Conference & Exhibition in 2019. He is currently focused on using the multi-scale approach to investigate different aspects of bitumen and bituminous composites’ rheological and mechanical behavior.

مدل­سازی رفتار ویسکوالاستیک ناهمگن مصالح آسفالتی با استفاده از رویکرد چند مقیاسی

A Multi-Scale Approach for Heterogeneous Viscoelastic Modeling of Bituminous Composites

دکتر پوریا حاجی کریمی، استادیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چهارشنبه 3 دی 1399، ساعت 15:00 تا 16:30

لینک ورود:

https://vc.sharif.edu/ch/civil-seminar

نحوه ورود: آزاد، پس از درج نام خود، بدون نیاز به پسورد، با گزینه “میهمان” وارد شوید.

چکیده

مدل­سازي رفتار رئولوژيكي و مكانيكي مصالح آسفالتي همواره به عنوان يك دغدغه مطرح بوده است. قیر معمولاً به عنوان یک ماده همگن در نظر گرفته می­شود و منشأ بروز ویژگی­های ویسکوالاستیک در مقیاس­های مختلف مصالح آسفالتی شامل ماستیک آسفالتی (مخلوط فیلر و قیر)، ملات آسفالتی (مخلوط ريزدانه ها و ماستیک آسفالتی) و بتن آسفالتی (مخلوط درشت دانه ها و ملات آسفالتی) است. همگن بودن ساختار این مصالح آسفالتی از جمله فرضیات متداول در مدل­سازی رئولوژیکی و مکانیکی آنهاست که تطابقی با واقعیت ساختاری و عملکردی آنها ندارد. در نظر گرفتن یک ساختار ناهمگن منجر به توسعه مدل­های دوفازی یا چندفازی میکرومکانیکی جهت پیش­بینی ویژگی­های ماستیک آسفالتی می­گردد. استفاده از رویکرد چند مقیاسی این امکان را فراهم می­کند که خصوصیات ویسکوالاستیک در مقیاس­های بالاتر شامل ملات آسفالتی و مخلوط آسفالتی نیز تعیین گردد. بنابراین با در دست داشتن خصوصیات ویسکوالاستیک قیر و ویژگی­های الاستیک مصالح سنگی می­توان رفتار ویسکوالاستیک مخلوط آسفالتی را به عنوان یک ماده ناهمگن پیش بینی نمود.

Abstract

Modeling of rheological and numerical behavior of bituminous composites is a challenging problem. Bitumen is usually known as a homogeneous substance and responsible for bituminous composites’ viscoelastic properties at different scales, including asphalt mastic, asphalt mortar, and asphalt concrete. Considering bituminous composites as a homogeneous medium is a typical assumption that is not consistent with their real structure and performance. A heterogeneous structure can be considered to develop biphasic or multi-phasic micromechanical models to predict asphalt mastic characteristics to overcome such a shortcoming. It will then be possible to determine viscoelastic properties at other scales of asphalt mortar and asphalt concrete by implementing a multi-scale approach. Therefore, having viscoelastic properties of bitumen and aggregates’ elastic characteristics, it is possible to predict asphalt concrete’s mechanical behavior as a heterogeneous medium.

بیوگرافی

دکتر حاجی کریمی مدرک کارشناسی مهندسی عمران و کارشناسی ارشد مهندسی سازه خود را از دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تهران دریافت نمود و به دنبال آن در سال 1397 موفق به اخذ مدرک دکتری تخصصی در گرایش راه و ترابری از دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران) شد. ایشان هم اکنون استادیار گروه راه و ترابری دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر می­باشد. دکتر حاجی کریمی بیش از 30 مقاله پژوهشی در مجلات تخصصی در زمینه های اصلاح قیر، مدل­سازی عددی و تعیین ویژگی­های ویسکوالاستیک مصالح آسفالتی با همکاری اساتید دانشگاه­هایNorth Carolina A&T ، دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه لیموژ فرانسه به چاپ رسانده است. با توجه به تجارب کسب شده در زمینه مکانیک محاسباتی در دوره کارشناسی ارشد، در دوره دکتری تخصصی و به ویژه در دوره فرصت مطالعاتی در دانشگاه لیموژ بر مدل­سازی عددی رفتار ویسکوالاستیک ناهمگن مصالح آسفالتی متمرکز گردید. دکتر حاجی‌کریمی در سال 1398 به عنوان محقق جوان برتر در یازدهمین همایش و نمایشگاه قیر و آسفالت از سوی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی انتخاب شده است. ایشان در حال حاضر بر استفاده از رویکرد چند مقیاسی با هدف بررسی جنبه‌های مختلف رفتار رئولوژیکی و مکانیکی قیر و مصالح آسفالتی تمرکز نموده است.

Biography

Dr. Hajikarimi received his Bachelor’s and Master’s degrees in Civil Engineering and Structural Engineering from the University of Tehran followed up by receiving his Ph.D. in Pavement Engineering from Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic) in 2018. Dr. Hajikarimi is currently an Assistant Professor and Director of Advanced Pavement Laboratory at the Department of Civil & Environmental Engineering of Amirkabir University of Technology. He published more than 30 research articles in bitumen modification, viscoelastic characterization, and numerical modeling of bituminous materials in collaboration with faculty members of North Carolina A&T University, Arizona State University, and University of Limoges. Considering his background in computational mechanics, he focused on heterogeneous viscoelastic numerical modeling of bituminous composites during his Ph.D., especially when he was passing a sabbatical at the University of Limoges in France. Dr. Hajikarimi received the Best Young Researcher Award in the 11th Bitumen, Asphalt and Machinery Conference & Exhibition in 2019. He is currently focused on using the multi-scale approach to investigate different aspects of bitumen and bituminous composites’ rheological and mechanical behavior.

بررسی پارامترهای مؤثر بر ترک‌خوردگی ناشی از دمای پایین مخلوط‌های آسفالتی و مدلسازی عددی آن

Evaluation of effectiveness of different parameters on thermal cracking properties of asphalt mixtures and its numerical modeling

دکتر حمیدرضا صاحب‌الزمانی، مدیر تحقیق و توسعه ، شرکت کندوان پارس

چهارشنبه 12 آذر 1399، ساعت 1500 تا 16:30

لینک ورود:

https://vc.sharif.edu/ch/civil-seminar

نحوه ورود: آزاد و بدون نیاز به پسورد، بر روی گزینه “میهمان” کلیک و درج نام خود  وارد شوید.

چکیده

یکی از انواع خرابی‌های روسازی‌های آسفالتی، ترک‌خوردگی ناشی از دمای پایین می‌باشد. این نوع خرابی معمولاً به دو صورت ترک‌خوردگی آنی ناشی از دمای بسیار پایین و یا ترک‌خوردگی ناشی از خستگی دمایی رخ می‌دهد. در این وبینار تاثیر پارامترهای مختلف مخلوط آسفالتی بر ترک‌خوردگی دمایی مخلوط آسفالتی با بررسی نتایج آزمایشگاهی مدول دینامیکی در دماهای پایین و میانی، کشش غیر مستقیم و خمش نیم دایره در دمای پایین، خستگی سیکلیک در دمای میانی، تنش حرارتی نمونه‌ی مقید و تنش و کرنش حرارتی نمونه‌ی تک‌محوره مورد بحث قرار می‌گیرد. پارامترهای مورد نظر شامل درصد قیر، نوع اصلاح کننده‌ی قیر، درصد هوا، درصد فیلر، جنس سنگ‌دانه و میزان پیرشدگی هستند. همچنین مدلسازی عددی مخلوط آسفالتی در نرم‌افزار ABAQUS برای پیش‌بینی دمای شکست مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. مدل عددی مورد نظر با در نظر گرفتن 1) در نظر گرفتن مدل ناحیه‌ی چسبنده برای پیش‌بینی میزان انتشار ترک با استفاده از پارامتر انرژی شکست، 2) در نظر گرفتن تأثیر خرابی پیش‌رونده در پیش‌بینی تنش ایجاد شده و 3) در نظر گرفتن تغییرات ضریب انقباض مخلوط‌های آسفالتی نسبت به دما نسبت به مدلسازی‌های عددی پیشین ارتقاء یافته است.

Abstract

One of the main types of distress in asphalt pavements is low temperature (thermal) cracking. This kind of distress may happen in two different forms, instant cracking due to very low temperatures or cracking due to thermal fatigue. In this webinar, the effectiveness of different parameters of the asphalt mixture on its thermal cracking behavior will be discussed based on the results of experimental tests such as dynamic modulus in low and intermediate temperature, indirect tensile and semi-circular bending tests in low temperature, cyclic fatigue in intermediate temperatures, Thermal Stress Restrained Specimen (TSRST) and Uniaxial Thermal Stress and Strain test (UTSST). The parameters under study include asphalt bitumen percentage, air void percentage, filer content, aggregate type, type of modification of asphalt binder and aging levels on the performance of asphalt mixes, especially in low temperatures. Numerical modeling of asphalt mixtures using ABAQUS software will also be discussed. Specifically, the improvements in the numerical results by implementing three new features in the numerical model are assessed. These features include: 1) incorporating of cohesive zone model to predict the extent of crack propagation with the use of fracture energy parameter, 2) accounting the effect of continuum damage in predicting the induced stress, 3) including the change in contraction coefficients of the asphalt mixes with respect to temperature. In this webinar, the analysis method of dynamic modulus and cyclic fatigue experimental data as well as calculations needed to obtain the VECD properties of asphalt mixtures will be discussed.

بیوگرافی

حمیدرضا صاحب‌الزمانی، دوره تحصیلات خود را در مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری در دانشکده فنی دانشگاه تهران در رشته‌ی مهندسی عمران، گرایش راه‌وترابری گذرانده است. وی با اخذ رتبه اول در دوره کارشناسی ارشد، در چارچوب ضوابط استعداد درخشان دوره دکتری خود را آغاز و با درجه عالی به اتمام رساند. در طی دوره فرصت مطالعاتی دکتری، ایشان در آزمایشگاهِ واحد تحقیق و توسعه شرکت Eiffage واقع در لیونِ فرانسه برخی از آزمایش‌های رساله خود را انجام و برنامه تحقیقاتی خود را پیگیری نمود. او بیش از 25 مقاله داخلی و بین‌المللی در کنفرانس‌ها و ژورنال‌های معتبر به چاپ رسانده است. دکتر صاحب‌الزمانی فعالیت حرفه‌ای خود را در شرکت کندوان پارس در سال 1391 آغاز نمود و اکنون به عنوان مدیر توسعه بازار و مدیر کنترل کیفی در این مجموعه مشغول به فعالیت است. علاوه بر این، ایشان مدیریت فعالیت‌های تحقیق و توسعه شرکت را نیز بر عهده داشته و موضوعات تحقیقاتی شامل مدلسازی ویسکوالاستیک مخلوط‌های آسفالتی، طراحی و اجرای روش‌های نوین آسفالت‌های حفاظتی از جمله آسفالت‌های نازک و فوق نازک پلیمری را دنبال می‌کند. از دستاوردهای ایشان در این واحد می‌توان به اجرای اولین پروژه آسفالت لایه نازک در کشور با همکاری شرکت فرانسوی Eiffage اشاره کرد. وی با عضویت در کمیته‌های مربوطه در بازنگری نشریه 101، تدوین نشریه جرائم (شماره 773)، تدوین استانداردهای ملی در بخش قیر و آسفالت، بازنگری فهرست‌های بها و همچنین تدوین آیین‌نامه راه‌های ایران (نشریه 800) همکاری و مشارکت دارد. ایشان همچنین عضو فعال کمیته فنی انجمن شرکت‌های راهسازی بوده و در سه سال گذشته نیز عضویت کمیته علمی همایش قیر و آسفالت را داشته است.

Biography

Hamidreza Sahebzamani holds a PhD in Road and Transportation Engineering from University of Tehran. He started his undergraduate studies in Civil Engineering at College of Engineering, University of Tehran in 2006. Recognized as an exceptional talent member during his graduate studies, he was given the honor to continue his studies for obtaining a PhD degree without entrance exam. He conducted part of his thesis experimental tests at Eiffage lab located in Lyon, France during his PhD sabbatical. He has published more than 25 papers in national and international conferences and journals. Dr. Sahebzamani joined Kandovan Pars Company in 2012 and currently is the head of the market development department and quality control division. He is in charge of R&D department as well. His research interests include viscoelastic modeling of asphalt mixtures and innovative methods of surface treatment, i.e. very thin-layer and ultra-thin layer polymer-modified asphalt. Carrying out the first very thin-layer asphalt project in Iran with the cooperation of Eiffage company, is one of his achievements in this department.

He is a member of different committees and has contributed to the revision of the Road General Technical Specification (No.101), preparation of the Guideline for Assessment of Quality & Technical Specifications of Performed Operations (No. 773), preparation of the National standards for bitumen and asphalt, revision of the price analysis handbook and preparation of the Iran Road code (No.800). He is also an active member of the technical committee of Road Construction companies’ association and has been on the scientific committee board of the National Bitumen and Asphalt congress for the past three years.