Hybrid thermal modeling of additive manufacturing processes using physics-informed neural networks for temperature prediction and parameter identification

过程(计算) 人工神经网络 领域(数学) 计算机科学 实验数据 鉴定(生物学) 迭代和增量开发 机器学习 热的 实验设计 质量(理念) 温度控制 人工智能 控制工程 工程类 物理 数学 软件工程 操作系统 气象学 统计 纯数学 生物 量子力学 植物
作者
Shuheng Liao,Tianju Xue,Jihoon Jeong,Samantha Webster,Kornel F. Ehmann,Jian Cao
出处
期刊:Computational Mechanics [Springer Nature]
卷期号:72 (3): 499-512 被引量:32
标识
DOI:10.1007/s00466-022-02257-9
摘要

Understanding the thermal behavior of additive manufacturing (AM) processes is crucial for enhancing the quality control and enabling customized process design. Most purely physics-based computational models suffer from intensive computational costs and the need of calibrating unknown parameters, thus not suitable for online control and iterative design application. Data-driven models taking advantage of the latest developed computational tools can serve as a more efficient surrogate, but they are usually trained over a large amount of simulation data and often fail to effectively use small but high-quality experimental data. In this work, we developed a hybrid physics-based data-driven thermal modeling approach of AM processes using physics-informed neural networks. Specifically, partially observed temperature data measured from an infrared camera is combined with the physics laws to predict full-field temperature history and to discover unknown material and process parameters. In the numerical and experimental examples, the effectiveness of adding auxiliary training data and using the pretrained model on training efficiency and prediction accuracy, as well as the ability to identify unknown parameters with partially observed data, are demonstrated. The results show that the hybrid thermal model can effectively identify unknown parameters and capture the full-field temperature accurately, and thus it has the potential to be used in iterative process design and real-time process control of AM.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
自由的水卉完成签到 ,获得积分10
刚刚
星辰大海应助lilingju采纳,获得10
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
Inspiring发布了新的文献求助30
2秒前
朴素的啤酒给醒醒的求助进行了留言
2秒前
Susie发布了新的文献求助10
3秒前
sylvan发布了新的文献求助10
3秒前
Akim应助金皮卡采纳,获得10
3秒前
4秒前
打打应助第三人称的自己采纳,获得10
4秒前
QuQ完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
华仔应助qmx采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
2011发布了新的文献求助10
6秒前
LI发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
任性的天空完成签到,获得积分10
8秒前
FashionBoy应助QuQ采纳,获得30
8秒前
9秒前
9秒前
RLLLLLLL发布了新的文献求助10
9秒前
一只废鼠完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
荡南桥发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
琴_Q123发布了新的文献求助10
11秒前
han发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
调研昵称发布了新的文献求助30
12秒前
平衡法发布了新的文献求助10
12秒前
鲍尔槐发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
高分求助中
求国内可以测试或购买Loschmidt cell(或相同原理器件)的机构信息 1000
The Heath Anthology of American Literature: Early Nineteenth Century 1800 - 1865 Vol. B 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
Sarcolestes leedsi Lydekker, an ankylosaurian dinosaur from the Middle Jurassic of England 500
Machine Learning for Polymer Informatics 500
《关于整治突出dupin问题的实施意见》(厅字〔2019〕52号) 500
2024 Medicinal Chemistry Reviews 480
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3218909
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2867929
关于积分的说明 8158830
捐赠科研通 2534996
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1367373
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 645033
邀请新用户注册赠送积分活动 618223