Physics-guided machine learning frameworks for fatigue life prediction of AM materials

一致性(知识库) 过程(计算) 机器学习 实验数据 失效物理学 功率(物理) 人工智能 计算机科学 物理 数学 可靠性(半导体) 量子力学 统计 操作系统
作者
Lanyi Wang,Shun‐Peng Zhu,Changqi Luo,Ding Liao,Qingyuan Wang
出处
期刊:International Journal of Fatigue [Elsevier BV]
卷期号:172: 107658-107658 被引量:129
标识
DOI:10.1016/j.ijfatigue.2023.107658
摘要

Introducing random defects is a type of the dominant causes of fatigue scatter of additive manufacturing (AM) materials. The fracture mechanics-based models oversimplify the fatigue damage process and ignore the key influencing factors. Given data-driven nature of machine learning (ML), sufficient samples are required to train, which generally cannot be met in practice. In view of this, this work develops two physics-guided machine learning frameworks which combine physics-based models and ML algorithms, for improving the prediction ability. In the proposed framework, ML models can consider those factors ignored by physics-based models and physics-based models can ensure the consistency with physical results. Finally, fatigue data of three AM materials are used for model evaluation and comparison. The results show that, physics-based models lack sufficient explanatory power for scatter of fatigue life. Moreover, compared with the purely data-driven methods, the proposed framework can maintain high accuracy and alleviate the over fitting phenomenon under insufficient fatigue data sources.
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