Full-field prediction of stress and fracture patterns in composites using deep learning and self-attention

断裂(地质) 材料科学 复合材料 应力场 领域(数学) 压力(语言学) 结构工程 有限元法 工程类 数学 语言学 哲学 纯数学
作者
Yang Chen,Tim Dodwell,T.R.C. Chuaqui,Richard Butler
出处
期刊:Engineering Fracture Mechanics [Elsevier]
卷期号:286: 109314-109314 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.engfracmech.2023.109314
摘要

An efficient surrogate modelling framework is proposed for full-field predictions of stresses and cracks in composite material microstructures. The framework comprises two sequential convolutional neural networks (CNNs), predicting the elastic stress fields and the local crack maps, respectively. Training and test data are created from high-resolution fracture simulations of randomly generated representative volume elements (RVEs), including geometric variabilities such as fibre volume fraction and porosity. This work shows that the inclusion of a self-attention layer within the network enables the model to capture relevant local and global features, which are important in determining the heterogeneous stress distribution and crack patterns. The performance of the trained CNN models is evaluated with unseen data. The CNN models speed up the full-field predictions by 3 ∼ 4 orders of magnitude compared to the physics-based model. The surrogate model's accuracy and efficiency are key enables for applications such as multiscale simulation, microstructure optimisation and uncertainty quantification.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
洁净芸遥发布了新的文献求助10
刚刚
Wyf关闭了Wyf文献求助
刚刚
wng完成签到,获得积分10
刚刚
蓁蓁完成签到,获得积分10
1秒前
lemon完成签到,获得积分10
1秒前
sajdhjas发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
爆米花应助abcd_1067采纳,获得10
1秒前
kaoru完成签到,获得积分10
2秒前
wangqiuyue完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
长情的寇完成签到 ,获得积分10
2秒前
隐形曼青应助amy采纳,获得10
2秒前
boboo完成签到 ,获得积分10
3秒前
孟浩然完成签到 ,获得积分10
3秒前
英俊的铭应助huanir99采纳,获得30
3秒前
小金发布了新的文献求助10
3秒前
万信心完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
HAHAHA完成签到,获得积分10
6秒前
Ava应助黄裳采纳,获得10
6秒前
6秒前
Hello应助张德胜采纳,获得10
6秒前
6秒前
小蘑菇应助一台小钢炮采纳,获得30
6秒前
6秒前
蒋美桥发布了新的文献求助80
6秒前
xkl发布了新的文献求助10
6秒前
喜悦的黑夜完成签到,获得积分10
7秒前
张月亮发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
热心的芝麻完成签到,获得积分10
7秒前
Zx_1993应助洁净芸遥采纳,获得10
8秒前
汉堡包应助X悦采纳,获得10
8秒前
8秒前
生动大白菜真实的钥匙完成签到 ,获得积分10
8秒前
漂亮忆南发布了新的文献求助10
9秒前
xupeng发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1561
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Holistic Discourse Analysis 600
Beyond the sentence: discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
Science of Synthesis: Houben–Weyl Methods of Molecular Transformations 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5524179
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4614787
关于积分的说明 14544532
捐赠科研通 4552587
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2494902
邀请新用户注册赠送积分活动 1475610
关于科研通互助平台的介绍 1447321