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.
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
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
刚刚
Double发布了新的文献求助10
1秒前
min完成签到,获得积分10
1秒前
jxcandice发布了新的文献求助10
1秒前
成就的听露完成签到,获得积分20
2秒前
jagger完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
柚子发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
womodou完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
何坤录完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
jagger发布了新的文献求助10
7秒前
豆包_P12345发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
aodilee应助cobra1989采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
甲乙丙丁发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
Chocolat_Chaud完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
迷你的沛春完成签到,获得积分10
9秒前
大个应助QIQI采纳,获得10
9秒前
10秒前
邓娅琴发布了新的文献求助100
10秒前
所所应助九日橙采纳,获得10
10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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
The Complete Pro-Guide to the All-New Affinity Studio: The A-to-Z Master Manual: Master Vector, Pixel, & Layout Design: Advanced Techniques for Photo, Designer, and Publisher in the Unified Suite 1000
按地区划分的1,091个公共养老金档案列表 801
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
Machine Learning for Polymer Informatics 500
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 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 5409900
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4527473
关于积分的说明 14110874
捐赠科研通 4441846
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2437698
邀请新用户注册赠送积分活动 1429670
关于科研通互助平台的介绍 1407745