We present a Physics-Informed Neural Network (PINN) to simulate the thermochemical evolution of a composite material on a tool undergoing cure in an autoclave. In particular, we solve the governing coupled system of differential equations -- including conductive heat transfer and resin cure kinetics -- by optimizing the parameters of a deep neural network using a physics-based loss function. To account for the vastly different behaviour of thermal conduction and resin cure, we design a PINN consisting of two disconnected subnetworks, and develop a sequential training algorithm that mitigates instability present in traditional training methods. Further, we incorporate explicit discontinuities into the DNN at the composite-tool interface and enforce known physical behaviour directly in the loss function to improve the solution near the interface. Finally, we train the PINN with a technique that automatically adapts the weights on the loss terms corresponding to PDE, boundary, interface, and initial conditions. The performance of the proposed PINN is demonstrated in multiple scenarios with different material thicknesses and thermal boundary conditions.


翻译:我们提出了一个物理进化神经网络(PINN),以模拟一个在自动化炉中正在治愈的工具上的合成材料的热化学演进。特别是,我们通过利用物理损失功能优化深神经网络参数,解决不同方程式的调节组合系统 -- -- 包括导热传输和树脂治愈动能。为了说明热导和树脂治愈的巨大不同行为,我们设计了一个由两个互不连接的子网络组成的PINN,并开发一个顺序培训算法,以减轻传统培训方法中的不稳定性。此外,我们将明确的不连续性纳入综合工具界面的 DNN,并在损失函数中直接执行已知的物理行为,以改进界面附近的解决方案。最后,我们用一种技术对PINN进行培训,自动调整与PDE、边界、界面和初始条件相关的损失条件的重量。提议的PINN的性能在多种情况下都表现了不同的材料厚度和热边界条件。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
专知会员服务
20+阅读 · 2020年9月8日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
160+阅读 · 2020年6月2日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习相关资源(框架、库、软件)大列表
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
CCF A类 | 顶级会议RTSS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年4月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Arxiv
0+阅读 · 2021年1月18日
Arxiv
6+阅读 · 2018年10月3日
VIP会员
相关资讯
内涵网络嵌入:Content-rich Network Embedding
我爱读PAMI
4+阅读 · 2019年11月5日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
CCF A类 | 顶级会议RTSS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年4月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
计算机视觉近一年进展综述
机器学习研究会
9+阅读 · 2017年11月25日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员