This study presents the application of variable-order (VO) fractional calculus to the modeling of nonlocal solids. The reformulation of nonlocal fractional-order continuum mechanic framework, by means of VO kinematics, enables a unique approach to the modeling of solids exhibiting position-dependent nonlocal behavior. The frame-invariance of the strain tensor is leveraged to identify constraints on the definition of the VO. The VO nonlocal continuum formulation is then applied to model the response of Euler-Bernoulli type beams whose governing equations are derived in strong form by means of variational principles. The VO formulation is shown to be self-adjoint and positive-definite, which ensure that the governing equations are well-posed and free from boundary effects. These characteristics stand in contrast to classical integral approaches to nonlocal elasticity, where it is not always possible to obtain positive-definite and self-adjoint systems. A key step in promoting the use of VO approaches is to identify methodologies to determine the VO describing a given physical system. This study presents a deep learning based framework capable of solving the inverse problem consisting in the identification of the VO describing the behavior of the nonlocal beam on the basis of its response. It is established that the internal architecture of bidirectional recurrent neural networks makes them suitable for nonlocal boundary value problems, similar to the one treated in this study. Results show that the network accurately solves the inverse problem even for nonlocal beams with VO patterns inconsistent with the network training data set. Although presented in the context of a 1D Euler-Bernoulli beam, both the VO nonlocal formulation and the deep learning techniques are very general and could be extended to the solution of any general higher-dimensional VO boundary value problem.


翻译:本研究展示了对非本地固态模型应用变量序列(VO)分微积分微积分微积分的运用。 重塑了非本地碎分序列连续机械化框架,通过 VO 运动动力学重新设计了一种独特的方法来模拟显示位置依赖非本地行为的固态模型。 调压强度的框架变异性被利用来查明对VO定义的限制。 然后, 将VO非本地连续式配方的配方用于模拟Eulli- Bernoulli型的对应方,其调节方以非变异原则的强烈形式产生。 VO的配方模式被显示为自我连接和正确定, 使OVO的型配法能够确保调节方形不受边界效应的影响。 这些特性与传统的一般弹性组合方法形成对照, 在那里不可能总是获得正反差和自相连接的系统。 采用VO- 甚直径直方方方方位方法的关键步骤是确定对非物理系统描述VO的非正值的方法。 该研究显示其常态网络的常态网络的常态结构的定位框架是既能理解, 也显示内部结构的逻辑解释, 显示其内部结构的反向两个结构的反向。 该结构的校正基结构的校正的校准的校方值的校正的校方位框架, 的校正的校正的校正对的校正的校方的校正的校方的校方的校方的校方的校方 。

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