A finite-element-informed neural network for parametric simulation in structural mechanics

有限元法 人工神经网络 参数统计 光滑有限元法 计算机科学 外推法 扩展有限元法 桁架 算法 应用数学 人工智能 结构工程 数学 工程类 数学分析 边界节点法 边界元法 统计
作者
Thang Le-Duc,H. Nguyen‐Xuan,Jae Hong Lee
出处
期刊:Finite Elements in Analysis and Design [Elsevier BV]
卷期号:217: 103904-103904 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.finel.2022.103904
摘要

In this study, we propose a novel deep learning model named as the Finite-element-informed neural network (FEI-NN), inspired from finite element method (FEM) for parametric simulation of static problems in structural mechanics. The approach trains neural networks in the supervised manner, in which parametric variables of structures are considered as input features of network and spatial ones are implicitly embedded into the loss function based on a soft constraint called by finite element analysis (FEA) loss. The training process simultaneously minimizes the empirical risk function and partially respects the mechanical behaviors via the FEA loss defined as a residual calculated from the weak form of the surrogate system scaled from the actual corresponding structure. Besides, a technique developed from batch matrix multiplication is proposed to significantly reduce the time complexity for estimating the FEA loss. The method applies to some typical systems in structural mechanics including truss, beam and plate structures. Through several experiments we statistically demonstrate the superiority of the approach in terms of faster convergence and producing better DNN models in comparison to the traditional data-driven approach concerning both generalization and extrapolation performance.
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
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
一颗荔枝完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
JamesPei应助马前人采纳,获得10
3秒前
4秒前
杨颜静完成签到,获得积分10
4秒前
推推应助流萤采纳,获得10
4秒前
lucca发布了新的文献求助10
4秒前
整齐百褶裙完成签到 ,获得积分10
6秒前
小万完成签到,获得积分20
8秒前
粗心的怜寒完成签到,获得积分10
8秒前
111完成签到,获得积分20
8秒前
科研通AI6.3应助wakaka采纳,获得10
9秒前
sleep完成签到,获得积分10
10秒前
nrx完成签到,获得积分10
11秒前
15秒前
摩登C位发布了新的文献求助10
16秒前
ding应助zz采纳,获得10
17秒前
18秒前
思源应助Ronan采纳,获得10
20秒前
CodeCraft应助LHP采纳,获得10
20秒前
赵雪完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
蓝天发布了新的文献求助10
23秒前
yecj完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
24秒前
直率小霜完成签到,获得积分10
24秒前
1q完成签到,获得积分10
25秒前
xdm发布了新的文献求助100
25秒前
159357发布了新的文献求助50
25秒前
27秒前
27秒前
27秒前
28秒前
雪白凡双发布了新的文献求助10
28秒前
yb716完成签到,获得积分10
28秒前
zhouxiaoyu发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
30秒前
马前人发布了新的文献求助10
30秒前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Dr. Dirk Wiechmann on Lingual Orthodontics: Part I 888
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
化工技术经济第五版电子版 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6878836
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8578951
关于积分的说明 18228354
捐赠科研通 6260626
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3054387
关于科研通互助平台的介绍 2063678
邀请新用户注册赠送积分活动 2032138