CMAME:基于连续介质细观力学的物理信息神经网络

发布网友发布时间：2024-05-13 20:44

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热心网友时间：2024-05-13 22:56

深入探索：CMAME物理信息神经网络在连续介质细观力学中的*性应用

在科技的前沿战场上，周瑞揭示了一项突破性的研究成果——CMAME：基于连续介质细观力学的物理信息神经网络，它正在革新我们对复杂工程问题的理解和解决方式。这一创新技术巧妙地将神经网络与物理定律相结合，为偏微分方程的求解开辟了全新的路径。

在面临不均匀材料中尖锐相界面所引发的非线性应力和位移难题时，布伦瑞格工业大学的Alexander Henkes带领的研究团队并未止步。他们采用自适应训练策略和区域分解方法，成功地解决了这一挑战，使得神经网络能够精确地捕捉到μCT扫描数据中的微观结构特征。他们的工作如实地模拟了非线性应力场、位移场和能量场的精细变化，尤其是在处理复杂不均质材料时，展现出卓越的精度和适应性。

首个实验在均匀材料的二维平板上验证了标准Pinn方法的精确性，BFGS优化器展现出强大的适应性，实现了顶尖的精度。二维区域Ω内的应力张量和位移矢量场的结果，以及逐点内功的计算，都经过了严格验证，误差度量如图1所示，充分展示了Pinn在平衡定律和本构定律上的准确性。

在第二个实验中，他们进一步测试了Pinn在含有夹杂物的非均质平板上的性能。面对材料参数差异，神经网络依然能提供定性的解析，但相变区域的误差更为显著。自适应点采样算法的引入，以及区域分解的策略，让问题的处理更加精细化，如图3所示，展现了cPINN在精度和复杂性之间取得的微妙平衡。

当cPINN应用于真实世界的μCT扫描数据时，如图5所示，它揭示了最优的域*数选择对复杂问题求解的重要性，既保证了解场的局部化，又避免了过度复杂化的损失函数。这项成果在Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering期刊上发表，标志着物理信息神经网络在连续介质微结构分析上的重大突破。

总结来说，CMAME的物理信息神经网络不仅提升了我们对复杂材料行为的理解，还为我们提供了一种强大的工具，能够高效地处理工业界和科研领域的微细结构问题。这一创新技术无疑为未来的工程计算和材料科学开辟了新的前沿领域。