Ensemble machine learning-based approach with genetic algorithm optimization for predicting bond strength and failure mode in concrete-GFRP mat anchorage interface

遗传算法 纤维增强塑料 机器学习 接口(物质) 模式(计算机接口) 失效模式及影响分析 结构工程 计算机科学 粘结强度 算法 工程类 材料科学 胶粘剂 复合材料 毛细管数 图层(电子) 毛细管作用 操作系统
作者
Alireza Mahmoudian,Nima Tajik,Mostafa Mohammadzadeh Taleshi,Milad Shakiba,Mohammad Yekrangnia
出处
期刊:Structures [Elsevier BV]
卷期号:57: 105173-105173 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.istruc.2023.105173
摘要

Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bar reinforced concrete structures are susceptible to bonding failure because of the low bond strength between GFRP bars and concrete. In this study, four tree-based machine learning models have been used to predict the flexural bond strength and failure mode of mat anchorage between concrete and sand-coated GFRP bars. Machine learning models are Decision Tree, Random Forest, AdaBoost, and XGBoost; except for Decision Tree, the models were inspired by collective learning. After applying these models to the dataset, the R2 score of the test scores for AdaBoost, Random Forest, XGBoost, and Decision Tree models were 0.91, 0.88, 0.90 and 0.88, respectively. Then, to improve the performance of these models, genetic algorithm was used to optimize the hyperparameters, XGBoost, Decision Tree, Random Forest, and AdaBoost which led to an increase in R2 score by 2, 3, 4, and 3 percent, respectively. Also, XGBoost classification model was used to predict the failure mode, and all the test data (70%) were correctly predicted. In the end, the SHapley value technique was used to determine each feature’s effect on the best machine learning model for predicting adhesion stress and the classifier model for predicting failure mode.
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