Generative adversarial network approach for predicting tensile behavior and failure pattern of fiber-reinforced cementitious matrices
Notice bibliographique
Résumé
Fiber-reinforced cementitious matrices (FRCM) are a sustainable solution for rehabilitating aging civil infrastructure. Yet, there is a lack of consistent models for predicting the tensile strength, ultimate strain, and failure pattern of FRCM coupons, posing hurdles against effective design and wider applications. The present study resolves this gap by coining a novel machine learning (ML) framework based on conditional tabular generative adversarial network (CTGAN) to estimate the tensile strength, ultimate strain, and failure patterns of FRCM coupons. Firstly, an extensive dataset of FRCM coupons considering tensile strength, ultimate strain, and failure patterns was collected from relevant publications. CTGAN was then employed to generate synthetic data, thus alleviating the problem of limited experimental data. A training subset encompassing 70 % of the collected data was used for synthetic data generation using CTGAN. The augmented dataset was used to develop ML models to prognosticate the tensile behavior of FRCM coupons. Results show that the synthetic dataset offers credibility enabling the development of ML models with higher prediction accuracy in estimating the tensile behavior of FRCM coupons compared to models trained with real datasets. Among the developed models trained with synthetic data, eXtreme gradient boosting showed the highest prediction accuracy, achieving testing R 2 and MAE values of 0.9690 and 84.50 MPa, respectively, for the tensile strength of FRCM coupons. SHAP feature importance analysis identified fiber density, width of FRCM coupons, thickness of fabric, and length of FRCM coupons as the most influential parameters affecting tensile strength and ultimate strain, conforming to domain knowledge in the open literature. • Novel conditional tabular generative adversarial network generated reliable synthetic data on FRCM tensile behavior. • Machine learning models trained on synthetic data yield superior accuracy to models trained on limited experimental data. • eXtreme gradient boosting was the most accurate in predicting tensile behavior and failure patterns. • Accurate estimation of FRCM’s coupon tensile behavior enables accurate FRCM design in structural rehabilitation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».