Previsão de viscosidade e temperatura liquidus de vidros óxidos via redes neurais artificiais

dc.contributor.advisor-co1Cassar, Daniel Roberto
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1717397276752482por
dc.contributor.advisor1Zanotto, Edgar Dutra
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1055167132036400por
dc.contributor.authorBessa, Graziela Pentean
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0838548181911289por
dc.date.accessioned2020-10-01T10:26:13Z
dc.date.available2020-10-01T10:26:13Z
dc.date.issued2020-04-30
dc.description.abstractThe number of glass compositions that have already been studied (~10^5) is many times smaller than the potential glass compositions (~10^52). The traditional method “cook and look” all of the potential compositions to identify each one has an interesting property is very time-consuming and also expensive. Another possibility is to use machine learning algorithms. This type of algorithm is capable of identifying patterns in large datasets, so they can be used to accelerate the study of glass compositions. There are several types of machine learning algorithms and artificial neural networks (also known as ANN) is one of them and have been used successfully for different types of problems and also used in this thesis. The algorithms used was written to optimize hyper-parameters to find the best topology for each neural network. Viscosity and liquidus temperature were chosen to be studied because they are important parameters for oxide glass production. The ANN was capable to predict liquidus temperature with R² = 0,997 and viscosity temperature T2 and T4 with R² = 0,999 and T3 with R² = 0,998. The mean relative errors for the viscosity ANN are equal to 2,5 at maximum, while for liquidus temperature mean relative error is equal to 3,7%. These errors are considered small and at the same order of magnitude of the scattering of dataset. It is possible to see some problems on the predictions like eutetic regions in phase diagrams for liquidus temperature. Even though the errors, the neural networks were capable of predicting both properties. For future works it is possible to select other properties of atoms to form the dataset besides the composition and the property of interest.eng
dc.description.resumoDiante do número gigantesco de composições vítreas possíveis (~10^52), o número de composições vítreas já estudadas é muito pequeno (~10^5). Uma possibilidade ao invés de fundir e vitrificar cada composição e medir as propriedades é utilizar simulações que pré-selecionem as composições de maior interesse para sintetizar em laboratório. Os algoritmos de aprendizado de máquina podem ser utilizados para identificar padrões nos dados disponíveis na literatura (composições versus propriedades) e, dessa maneira, colaborar com a descoberta de novos materiais vítreos. Dentre os vários algoritmos existentes, a rede neural artificial tem se destacado por possuir alta capacidade de mapeamento de sistemas não lineares e foi utilizado nesta dissertação. O algoritmo utilizado nesse trabalho otimiza os hiperparâmetros da RNA a fim de encontrar a melhor topologia para cada propriedade e foi escrito na linguagem Python. A viscosidade e a temperatura liquidus foram escolhidas como exemplos devido à sua fundamental importância no processo de fabricação de vidros óxidos, os mais importantes do ponto de vista comercial. Como resultado, a rede neural artificial foi capaz de prever a temperatura liquidus com R² = 0,997, as temperaturas T2 e T4 com R² = 0,999 e T3 com R² = 0,998. Os desvios relativos médios para as redes de viscosidade são, no máximo, 2,5%, enquanto que para Tliq é de 3,7%. Esses erros são considerados pequenos, da mesma ordem que os erros existentes nos dados experimentais. Mas, ao analisar o comportamento de tais propriedades, é possível observar algumas falhas na previsão, como em regiões com temperaturas eutéticas para a rede de Tliq. Mesmo com tais erros, os modelos resultantes foram capazes de prever razoavelmente essas propriedades, isto é, apesar dos erros, os valores previstos são bem melhores que “chutes”. Para trabalhos futuros, é possível utilizar outras propriedades como dados de entrada, bem como testar outros algoritmos.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 134518/2017-9por
dc.identifier.citationBESSA, Graziela Pentean. Previsão de viscosidade e temperatura liquidus de vidros óxidos via redes neurais artificiais. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13306.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13306
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectArtificial neural networkseng
dc.subjectGlasseseng
dc.subjectLiquidus temperatureeng
dc.subjectViscosityeng
dc.subjectPredictioneng
dc.subjectRedes neurais artificiaispor
dc.subjectVidrospor
dc.subjectTemperatura liquiduspor
dc.subjectViscosidadepor
dc.subjectPrevisãopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApor
dc.titlePrevisão de viscosidade e temperatura liquidus de vidros óxidos via redes neurais artificiaispor
dc.title.alternativePrediction of viscosity and liquidus temperature of oxide glasses using artificial neural networkseng
dc.typeDissertaçãopor

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