XFEM and machine learning combined approach for failure prediction of microcapsules in cement-based self-healing materials

材料科学 开裂 扩展有限元法 有限元法 复合数 自愈 水泥 复合材料 断裂力学 结构工程 人工神经网络 计算 断裂(地质) 计算机科学 机器学习 算法 工程类 医学 病理 替代医学
作者
Qiao Song,Xianfeng Wang,Fang Yuan,Feng Xing
出处
期刊:Construction and Building Materials [Elsevier BV]
卷期号:407: 133515-133515 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.conbuildmat.2023.133515
摘要

The cracking behavior of microcapsules in cement-based self-healing materials is essential for releasing healing agents during crack healing. In this study, the extended finite element method and machine learning were combined to predict the competitive behavior of microcapsule debonding and rupture. The fracture criterion based on energy was developed to investigate the interaction of the crack and microcapsule for heterogeneous materials. The artificial neural network was trained on 1031 datasets from extended finite element method (XFEM) simulations, and the mean square error (MSE) was 3.7E-3 and the overall R2 was 0.94 in 16 epochs. With the proposed model, the cracking behavior of microcapsules can be judged accurately and instantly without extensive computation, which can help clarify the release condition of healing agents encapsulated in microcapsules so as to guide the design of intelligent composite materials.
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