Digital image correlation (DIC) has become a valuable tool in the evaluation of mechanical experiments, particularly fatigue crack growth experiments. The evaluation requires accurate information of the crack path and crack tip position, which is difficult to obtain due to inherent noise and artefacts. Machine learning models have been extremely successful in recognizing this relevant information given labelled DIC displacement data. For the training of robust models, which generalize well, big data is needed. However, data is typically scarce in the field of material science and engineering because experiments are expensive and time-consuming. We present a method to generate synthetic DIC displacement data using generative adversarial networks with a physics-guided discriminator. To decide whether data samples are real or fake, this discriminator additionally receives the derived von Mises equivalent strain. We show that this physics-guided approach leads to improved results in terms of visual quality of samples, sliced Wasserstein distance, and geometry score.


翻译:数字图像相关(DIC)已经成为评估机械实验,特别是疲劳裂纹生长实验的有价值工具。这种评估需要准确的裂纹路径和裂纹尖端位置信息,由于固有噪点和伪影,这些信息难以获得。机器学习模型在给定标记的DIC位移数据的情况下识别此关键信息方面非常成功。为了训练强大且具有很好泛化性能的模型,需要使用大量数据。然而,在材料科学和工程领域,实验费用和耗时较高,因此数据通常很少。我们提出了一种使用物理导向鉴别器生成对抗网络来生成合成DIC位移数据的方法。为了确定数据样本是真实还是伪造的,该鉴别器另外接收推导出的等效von Mises应变。我们表明,这种物理导向方法在示例的视觉质量、切片Wasserstein距离和几何得分方面产生改进的结果。

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