New collocation path-following approach for the optimal shape parameter using Kernel method
- 1. University of Hassan II Casablanca
- 2. Université Sultan Moulay Slimane
Description
Abstract The goal of this work is to develop a numerical method combining Radial Basic Functions (RBF) kernel and a high order algorithm based on Taylor series and homotopy continuation method. The local RBF approximation applied in strong form allows us to overcome the difficulties of numerical integration and to treat problems of large deformations. Furthermore, the high order algorithm enables to transform the nonlinear problem to a set of linear problems. Determining the optimal value of the shape parameter in RBF kernel is still an outstanding research topic. This optimal value depends on density and distribution of points and the considered problem for e.g. boundary value problems, integral equations, delay-differential equations etc. These have been extensively attempts in literature which end up choosing this optimal value by tests and error or some other ad-hoc means. Our contribution in this paper is to suggest a new strategy using radial basis functions kernel with an automatic reasonable choice of the shape parameter in the nonlinear case which depends on the accuracy and stability of the results. The computational experiments tested on some examples in structural analysis are performed and the comparison with respect to the state of art algorithms from the literature is given.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الملخص الهدف من هذا العمل هو تطوير طريقة رقمية تجمع بين نواة الوظائف الأساسية الشعاعية (RBF) وخوارزمية عالية الترتيب تعتمد على سلسلة تايلور وطريقة استمرار النسخ المتماثل. يسمح لنا تقريب RBF المحلي المطبق في شكل قوي بالتغلب على صعوبات التكامل العددي ومعالجة مشاكل التشوهات الكبيرة. علاوة على ذلك، تمكن الخوارزمية عالية الترتيب من تحويل المسألة غير الخطية إلى مجموعة من المسائل الخطية. لا يزال تحديد القيمة المثلى لمعلمة الشكل في نواة RBF موضوع بحث متميز. تعتمد هذه القيمة المثلى على كثافة وتوزيع النقاط والمشكلة المدروسة على سبيل المثال مسائل القيمة الحدية والمعادلات المتكاملة والمعادلات التفاضلية للتأخير وما إلى ذلك. كانت هذه محاولات مكثفة في الأدبيات التي انتهت باختيار هذه القيمة المثلى عن طريق الاختبارات والخطأ أو بعض الوسائل المخصصة الأخرى. تتمثل مساهمتنا في هذه الورقة في اقتراح استراتيجية جديدة باستخدام نواة وظائف الأساس الشعاعي مع اختيار معقول تلقائي لمعلمة الشكل في الحالة غير الخطية التي تعتمد على دقة واستقرار النتائج. يتم إجراء التجارب الحسابية التي تم اختبارها على بعض الأمثلة في التحليل الهيكلي ويتم إجراء المقارنة فيما يتعلق بأحدث الخوارزميات من الأدبيات.Translated Description (French)
Résumé L'objectif de ce travail est de développer une méthode numérique combinant le noyau Radial Basic Functions (RBF) et un algorithme d'ordre élevé basé sur la série de Taylor et la méthode de continuation de l'homotopie. L'approximation RBF locale appliquée sous forme forte nous permet de surmonter les difficultés d'intégration numérique et de traiter les problèmes de grandes déformations. En outre, l'algorithme d'ordre élevé permet de transformer le problème non linéaire en un ensemble de problèmes linéaires. Déterminer la valeur optimale du paramètre de forme dans le noyau RBF reste un sujet de recherche exceptionnel. Cette valeur optimale dépend de la densité et de la distribution des points et du problème considéré pour, par exemple, les problèmes de valeurs limites, les équations intégrales, les équations différentielles de retard, etc. Il s'agit de nombreuses tentatives dans la littérature qui finissent par choisir cette valeur optimale par des tests et des erreurs ou par d'autres moyens ad hoc. Notre contribution dans cet article est de suggérer une nouvelle stratégie utilisant le noyau de fonctions de base radiales avec un choix raisonnable automatique du paramètre de forme dans le cas non linéaire qui dépend de la précision et de la stabilité des résultats. Les expériences de calcul testées sur quelques exemples en analyse structurelle sont effectuées et la comparaison par rapport aux algorithmes de pointe de la littérature est donnée.Translated Description (Spanish)
Resumen El objetivo de este trabajo es desarrollar un método numérico que combine el núcleo de las funciones básicas radiales (RBF) y un algoritmo de alto orden basado en la serie de Taylor y el método de continuación de homotopía. La aproximación local de RBF aplicada en forma fuerte nos permite superar las dificultades de integración numérica y tratar problemas de grandes deformaciones. Además, el algoritmo de orden superior permite transformar el problema no lineal en un conjunto de problemas lineales. La determinación del valor óptimo del parámetro de forma en el núcleo RBF sigue siendo un tema de investigación destacado. Este valor óptimo depende de la densidad y distribución de los puntos y del problema considerado para, por ejemplo, problemas de valor límite, ecuaciones integrales, ecuaciones diferenciales de retardo, etc. Estos han sido intentos extensos en la literatura que terminan eligiendo este valor óptimo por pruebas y error o algún otro medio ad-hoc. Nuestra contribución en este documento es sugerir una nueva estrategia utilizando funciones de base radial kernel con una elección razonable automática del parámetro de forma en el caso no lineal que depende de la precisión y estabilidad de los resultados. Se realizan los experimentos computacionales probados en algunos ejemplos en análisis estructural y se da la comparación con respecto a los algoritmos del estado de la técnica de la literatura.Files
s42452-021-04231-1.pdf.pdf
Files
(2.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a6f60b50cfb2bafdd411d546ebd23560
|
2.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج جديد يتبع مسار التجميع لمعلمة الشكل الأمثل باستخدام طريقة Kernel
- Translated title (French)
- Nouvelle approche de suivi de chemin de collocation pour le paramètre de forme optimal en utilisant la méthode du noyau
- Translated title (Spanish)
- Nuevo enfoque de seguimiento de la ruta de colocación para el parámetro de forma óptima utilizando el método Kernel
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3127487051
- DOI
- 10.1007/s42452-021-04231-1
References
- https://openalex.org/W1530314303
- https://openalex.org/W1634360593
- https://openalex.org/W1980508838
- https://openalex.org/W1981458625
- https://openalex.org/W1988793248
- https://openalex.org/W2015853569
- https://openalex.org/W2027159332
- https://openalex.org/W2029334696
- https://openalex.org/W2030671618
- https://openalex.org/W2040246849
- https://openalex.org/W2047877145
- https://openalex.org/W2054732436
- https://openalex.org/W2055528045
- https://openalex.org/W2057949621
- https://openalex.org/W2068505839
- https://openalex.org/W2070733454
- https://openalex.org/W2080977367
- https://openalex.org/W2088803423
- https://openalex.org/W2113023083
- https://openalex.org/W2117225169
- https://openalex.org/W2142136198
- https://openalex.org/W2163564294
- https://openalex.org/W2168414272
- https://openalex.org/W2598561588
- https://openalex.org/W2625064316
- https://openalex.org/W2771809799
- https://openalex.org/W2793948592
- https://openalex.org/W3011866149
- https://openalex.org/W3013876872
- https://openalex.org/W42253513
- https://openalex.org/W4251512373