Despite the increasing importance of strain localization modeling (e.g., failure analysis) in computer-aided engineering, there is a lack of effective approaches to consistently modeling related material behaviors across multiple length scales. We aim to address this gap within the framework of deep material networks (DMN) - a physics-based machine learning model with embedded mechanics in the building blocks. A new cell division scheme is proposed to track the scale transition through the network, and its consistency is ensured by the physics of fitting parameters. Essentially, each microscale node in the bottom layer is described by an ellipsoidal cell with its dimensions back-propagated from the macroscale material point. New crack surfaces in the cell are modeled by enriching cohesive layers, and failure algorithms are developed for crack initiation and evolution in the implicit DMN analysis. Besides single material point studies, we apply the multiscale model to concurrent multiscale simulations for the dynamic crush of a particle-reinforced composite tube and various tests on carbon fiber reinforced polymer composites. For the latter, experimental validations on an off-axis tensile test specimen are also provided.


翻译:尽管在计算机辅助工程中,菌株定位模型(例如,故障分析)日益重要,但缺乏有效的方法来持续模拟多长尺度的相关材料行为。我们的目标是在深材料网络(DMN)框架内解决这一差距,这是一种基于物理的机器学习模型,有嵌入式建筑构件。我们提议一个新的细胞分化计划,通过网络跟踪规模过渡,并通过安装参数的物理物理学确保其一致性。基本上,底层的每个微尺度节点都由一个尺寸从大型材料点反射的单向细胞描述。细胞中的新裂缝表面以浓缩内聚层为模型,并为隐含DMN分析的裂缝启动和演化开发了故障算法。除了单一材料点研究外,我们还应用多尺度模型来同时进行多尺度模拟,以动态压碎微固复合管,并对碳纤维强化聚合复合材料进行各种测试。对于后者,还提供在非轴抗力抗力试验标本上的实验性鉴定。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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