Computational experiments are exploited in finding a well-designed processing path to optimize material structures for desired properties. This requires understanding the interplay between the processing-(micro)structure-property linkages using a multi-scale approach that connects the macro-scale (process parameters) to meso (homogenized properties) and micro (crystallographic texture) scales. Due to the nature of the problem's multi-scale modeling setup, possible processing path choices could grow exponentially as the decision tree becomes deeper, and the traditional simulators' speed reaches a critical computational threshold. To lessen the computational burden for predicting microstructural evolution under given loading conditions, we develop a neural network (NN)-based method with physics-infused constraints. The NN aims to learn the evolution of microstructures under each elementary process. Our method is effective and robust in finding optimal processing paths. In this study, our NN-based method is applied to maximize the homogenized stiffness of a Copper microstructure, and it is found to be 686 times faster while achieving 0.053% error in the resulting homogenized stiffness compared to the traditional finite element simulator on a 10-process experiment.


翻译:计算实验被应用于寻找优化具有期望特性材料结构的良好设计加工路径。这需要使用连接宏观尺度(加工参数)到中等(均质化特性)和微观(晶体学纹理)尺度的多尺度方法来理解处理-(微)结构-特性联系的相互作用。由于问题的多尺度建模设置,可能的处理路径选择会随着决策树的加深而呈指数级增长,而传统模拟器的速度将达到临界的计算负担。为了减轻在给定载荷条件下预测微结构演变的计算负担,我们开发了一种基于物理约束的神经网络(NN)方法。NN旨在学习每个基本过程下微结构的演变。我们的方法在寻找最优加工路径方面具有高效性和鲁棒性。在这项研究中,我们的基于NN的方法被应用于最大化铜微结构的均质化刚度,发现其速度比10个处理实验上的传统有限元模拟器快686倍,且其结果均质化刚度的误差为0.053%。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
机器学习组合优化
专知会员服务
106+阅读 · 2021年2月16日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
38+阅读 · 2020年2月10日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关VIP内容
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
机器学习组合优化
专知会员服务
106+阅读 · 2021年2月16日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
38+阅读 · 2020年2月10日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员