Deep generative models have demonstrated effectiveness in learning compact and expressive design representations that significantly improve geometric design optimization. However, these models do not consider the uncertainty introduced by manufacturing or fabrication. Past work that quantifies such uncertainty often makes simplifying assumptions on geometric variations, while the "real-world", "free-form" uncertainty and its impact on design performance are difficult to quantify due to the high dimensionality. To address this issue, we propose a Generative Adversarial Network-based Design under Uncertainty Framework (GAN-DUF), which contains a deep generative model that simultaneously learns a compact representation of nominal (ideal) designs and the conditional distribution of fabricated designs given any nominal design. This opens up new possibilities of 1)~building a universal uncertainty quantification model compatible with both shape and topological designs, 2)~modeling free-form geometric uncertainties without the need to make any assumptions on the distribution of geometric variability, and 3)~allowing fast prediction of uncertainties for new nominal designs. We can combine the proposed deep generative model with robust design optimization or reliability-based design optimization for design under uncertainty. We demonstrated the framework on two real-world engineering design examples and showed its capability of finding the solution that possesses better performances after fabrication.


翻译:深基因模型表明,在学习精细缩缩缩和显微设计表示方面,这些模型在显著改进几何设计优化方面显示出效力,然而,这些模型并不考虑制造或制造带来的不确定性;过去对不确定性进行量化的工作往往简化了对几何变量的假设,而“现实世界”、“自由形式”不确定性及其对设计性能的影响则由于高维度而难以量化;为解决这一问题,我们提议在不确定性框架下采用基于网络的“GAN-DUF”(GAN-DUF)的“GAN-Aversarial Difical Development”,其中包含一个深层基因模型,该模型同时学习了名义(理想)设计和根据任何名义设计有条件分配的制成品。这打开了新的可能性:(1) 建立一个与形状和地形设计兼容的通用不确定性量化模型;(2) 建模自由格式的几何不确定性,而不必对几何变化的分布作任何假设;(3) 对新的名义设计进行快速预测。我们可以将拟议的深基因模型与稳健的设计优化或基于可靠性的设计在不确定性下进行设计优化结合起来。我们展示了两种实际工程设计能力。

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