Predicting and explaining nonlinear material response using deep physically guided neural networks with internal variables

非线性系统 本构方程 人工神经网络 状态变量 超弹性材料 计算机科学 内部模型 统计物理学 人工智能 应用数学 数学 物理 工程类 有限元法 结构工程 热力学 量子力学 控制(管理)
作者
Jacobo Ayensa-Jiménez,Javier Orera-Echeverría,M. Doblaré
出处
期刊:Mathematics and Mechanics of Solids [SAGE Publishing]
卷期号:30 (2): 573-598 被引量:4
标识
DOI:10.1177/10812865241257850
摘要

Nonlinear materials are often difficult to model with classical state model theory because they have a complex and sometimes inaccurate physical and mathematical description, or we simply do not know how to describe such materials in terms of relations between external and internal variables. In many disciplines, neural network methods have emerged as powerful tools to identify very complex and nonlinear correlations. In this work, we use the very recently developed concept of physically guided neural networks with internal variables (PGNNIVs) to discover constitutive laws using a model-free approach and training solely with measured force–displacement data. PGNNIVs make a particular use of the physics of the problem to enforce constraints on specific hidden layers and are able to make predictions without internal variable data. We demonstrate that PGNNIVs are capable of predicting both internal and external variables under unseen loading scenarios, regardless of the nature of the material considered (linear, with hardening or softening behavior and hyperelastic), unravelling the constitutive law of the material hence explaining its nature altogether, endowing the method with some explanatory character that distances it from the traditional black box approach.
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
毛毛完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.4应助蛋挞采纳,获得10
1秒前
Zzz完成签到,获得积分10
2秒前
my123发布了新的文献求助10
3秒前
天真大神发布了新的文献求助10
3秒前
斯文败类应助尤海露采纳,获得10
3秒前
xx发布了新的文献求助30
4秒前
MOON发布了新的文献求助10
5秒前
丁鹏笑完成签到 ,获得积分0
5秒前
JackHao发布了新的文献求助10
5秒前
123完成签到 ,获得积分10
5秒前
心想事成发布了新的文献求助10
6秒前
曹苍久发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
xuke完成签到 ,获得积分10
7秒前
阿巧发布了新的文献求助20
8秒前
i97完成签到 ,获得积分10
10秒前
13秒前
14秒前
嘎嘎嘎完成签到 ,获得积分10
15秒前
深情安青应助NguyenRe18采纳,获得10
16秒前
17秒前
天天快乐应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
李健应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
CodeCraft应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
天天快乐应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
无花果应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
完美世界应助nnnnnn采纳,获得10
18秒前
科研通AI2S应助nnnnnn采纳,获得30
19秒前
隐形曼青应助JackHao采纳,获得10
19秒前
嘁嘁淇发布了新的文献求助10
19秒前
传奇3应助nnnnnn采纳,获得10
19秒前
科研通AI6.4应助nnnnnn采纳,获得10
19秒前
任性子骞发布了新的文献求助30
20秒前
含糊的幻丝完成签到 ,获得积分10
20秒前
上官若男应助你泽采纳,获得10
20秒前
zcz发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
21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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
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 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7322496
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937903
关于积分的说明 18949704
捐赠科研通 6980192
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3215016
关于科研通互助平台的介绍 2382525
邀请新用户注册赠送积分活动 2194243