Mechanical modelling of poroelastic media under finite strain is usually carried out via phenomenological models neglecting complex micro-macro scales interdependency. One reason is that the mathematical two-scale analysis is only straightforward assuming infinitesimal strain theory. Exploiting the potential of ANNs for fast and reliable upscaling and localisation procedures, we propose an incremental numerical approach that considers rearrangement of the cell properties based on its current deformation, which leads to the remodelling of the macroscopic model after each time increment. This computational framework is valid for finite strain and large deformation problems while it ensures infinitesimal strain increments within time steps. The full effects of the interdependency between the properties and response of macro and micro scales are considered for the first time providing more accurate predictive analysis of fluid-saturated porous media which is studied via a numerical consolidation example. Furthermore, the (nonlinear) deviation from Darcy's law is captured in fluid filtration numerical analyses. Finally, the brain tissue mechanical response under uniaxial cyclic test is simulated and studied.


翻译:在有限菌株下对孔径介质进行机械建模,通常通过苯菌学模型进行,忽略复杂的微-宏观尺度的相互依存性,其中一个原因是数学的两尺度分析只是直接假设了无限微量菌株理论。利用ANNs的潜力进行快速和可靠的升级和本地化程序,我们建议采用递增数字方法,根据细胞目前的变形考虑细胞特性的重新排列,这导致每次增量后重塑宏观模型。这个计算框架适用于有限的菌株和大畸形问题,同时确保在时间步骤内无限的微量菌株递增。第一次考虑在宏观和微观尺度的特性与反应之间的全面影响,对液饱和多孔介质进行更准确的预测分析,通过数字整合实例加以研究。此外,(非线性)偏离达西法律的情况在液体过滤数字分析中得到了反映。最后,模拟和研究了非氧化循环试验下的脑组织机械反应。

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