In material science, models are derived to predict emergent material properties (e.g. elasticity, strength, conductivity) and their relations to processing conditions. In deformation processes, constitutive equations are used to describe the materials response to applied forces. One of the major shortcomings is fitting of model parameters due to unknown relations to processing conditions. We apply genetic programming to extend a physics-based constitutive model, which operates with internal material variables such as a dislocation density. The model contains a number of parameters, among them three calibration parameters. Currently, these must be fit to measured data since the relations to the processing conditions (e.g. deformation temperature, strain rate) are not fully understood. We propose two (explicit and implicit) GP-based methods to identify these relations and generate short but accurate expressions. The derived expressions can be plugged into the constitutive model instead of the calibration parameters and allow the interpolation between the processing parameters. Thus, the number of experiments required normally for parameter fitting can be potentially reduced. The proposed approach is of a general purpose and can be applied in materials modelling, when the dependence of model parameters on impact factors is not well understood.


翻译:在材料科学中,模型的产生是为了预测突发物质特性(例如弹性、强度、导电性)及其与加工条件的关系。在变形过程中,组成方程被用来描述材料对应用力量的反应。主要缺陷之一是由于处理条件的关系不明而使模型参数适合。我们应用基因编程来扩展基于物理的组成方程模型,该模型与内部材料变量如变离密度一起运行。模型包含若干参数,其中包括三个校准参数。目前,这些参数必须与测量数据相适应,因为与加工条件的关系(例如变形温度、变速率)没有得到完全理解。我们提出了两种(明确和隐含的)基于GP法的方法,以确定这些关系并产生短但准确的表达方式。衍生的表达方式可以插入到构件模型中,而不是校准参数,并允许处理参数之间的相互调试。因此,参数调整通常需要的实验次数可以减少。拟议的方法具有一般目的,可以用于材料建模,在对影响因素依赖模型不完全理解的情况下,在材料建模中使用。

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