一种用于异质固体中裂纹动力学预测的时空深度学习框架:混凝土微观结构与其断裂特性的高效映射

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内容提要

该研究提出了一种时空深度学习框架,用于预测混凝土介观结构中的断裂并捕捉裂纹历史过程。实验证明该方法能准确预测损伤,并开发了转换有限元数据的流程。

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关键要点

  • 提出了一种时空深度学习框架,用于预测混凝土介观结构中的断裂。
  • 该框架能够捕捉裂纹从界面过渡区到砂浆基质中的历史过程。
  • 开发了一种卷积神经网络,预测介观结构的平均应力 - 应变曲线。
  • 使用包含跳跃连接的编码器 - 解码器部分的 UNet 作为深度学习代理模型。
  • 通过高保真断裂模拟生成训练和测试数据,模拟随机生成的混凝土介观结构。
  • 使用 Abaqus 进行断裂模拟,采用相分离相场断裂建模技术。
  • UNet 模型在培训后能够准确预测未见测试数据集的损伤。
  • 开发的流程可以将不规则有限元数据转换为规则网格,简化 UNet 体系结构的实施。
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