A novel machine learning method for multiaxial fatigue life prediction: Improved adaptive neuro-fuzzy inference system

人工神经网络 超参数 自适应神经模糊推理系统 计算机科学 人工智能 非线性系统 机器学习 外推法 模糊逻辑 模糊控制系统 数学 数学分析 物理 量子力学
作者
Jianxiong Gao,Fei Heng,Yiping Yuan,Yuanyuan Liu
出处
期刊:International Journal of Fatigue [Elsevier BV]
卷期号:178: 108007-108007 被引量:57
标识
DOI:10.1016/j.ijfatigue.2023.108007
摘要

In this study, a neuro-fuzzy-based machine learning method is developed to predict the multiaxial fatigue life of various metallic materials. First, the fuzzy inference system and neural network are combined to identify and capture the nonlinear mapping relationship between multiaxial fatigue damage parameters and fatigue life. Non-proportionality and phase differences are introduced to characterize different loading paths. Next, the Adam algorithm is employed to update the premise parameters of the original model to achieve fast and accurate convergence. Then, subtractive clustering is applied to extract fuzzy rules between input variables and output for more efficient prediction. Moreover, the hyperparameters in the proposed model are automatically optimized by the adaptive opposition slime mould algorithm to obtain the optimal model. The predictive performance of the proposed model is verified by fatigue experimental data for six materials in published literature, which indicates that the proposed model can effectively predict the fatigue life of various materials under different loading paths. Meanwhile, compared with six classical machine learning models, it is found that the proposed model has better predictive performance and extrapolation capability.

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