The application of the Physics-Informed Neural Networks (PINNs) to forward and inverse analysis of pile-soil interaction problems is presented. The main challenge encountered in the Artificial Neural Network (ANN) modelling of pile-soil interaction is the presence of abrupt changes in material properties, which results in large discontinuities in the gradient of the displacement solution. Therefore, a domain-decomposition multi-network model is proposed to deal with the discontinuities in the strain fields at common boundaries of pile-soil regions and soil layers. The application of the model to the analysis and parametric study of single piles embedded in both homogeneous and layered formations is demonstrated under axisymmetric and plane strain conditions. The performance of the model in parameter identification (inverse analysis) of pile-soil interaction is particularly investigated. It is shown that by using PINNs, the localized data acquired along the pile length - possibly obtained via fiber optic strain sensing - can be successfully used for the inversion of soil parameters in layered formations.


翻译:物理内建神经网络(内建神经网络)用于对堆积土相互作用问题进行前向和反向分析,在对堆积土相互作用的人工神经网络(人造神经网络)建模中遇到的主要挑战是物质特性发生突变,导致变位溶液梯度出现很大的不连续性,因此,提议采用一个域分解多网络模型,处理堆积土区域和土壤层共同边界的变压场的不连续性问题;将模型应用于对嵌入同质和层结构中的单堆进行分析和参数研究,在轴线和平面压力条件下进行演示;特别调查了堆积土相互作用参数识别(反分析)模型的性能;通过使用PINN,可以成功地利用沿堆积层长度获得的本地数据(可能通过光纤线菌种感测获得)来转换层层形成的土壤参数。

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