We present a machine learning framework to train and validate neural networks to predict the anisotropic elastic response of the monoclinic organic molecular crystal $\beta$-HMX in the geometrical nonlinear regime. A filtered molecular dynamic (MD) simulations database is used to train the neural networks with a Sobolev norm that uses the stress measure and a reference configuration to deduce the elastic stored energy functional. To improve the accuracy of the elasticity tangent predictions originating from the learned stored energy, a transfer learning technique is used to introduce additional tangential constraints from the data while necessary conditions (e.g. strong ellipticity, crystallographic symmetry) for the correctness of the model are either introduced as additional physical constraints or incorporated in the validation tests. Assessment of the neural networks is based on (1) the accuracy with which they reproduce the bottom-line constitutive responses predicted by MD, (2) detailed examination of their stability and uniqueness, and (3) admissibility of the predicted responses with respect to continuum mechanics theory in the finite-deformation regime. We compare the neural networks' training efficiency under different Sobolev constraints and assess the models' accuracy and robustness against MD benchmarks for $\beta$-HMX.


翻译:我们提出了一个机器学习框架,用于培训和验证神经网络,以预测单临床有机分子晶体在几何非线性系统中的厌食弹性反应。利用过滤分子动态模拟数据库,对神经网络进行培训,采用Sobolev规范,使用压力度量和参考配置来推断弹性储存能源功能。为了提高从所学的储存能源中得出的弹性相异预测的准确性,采用了一种转移学习技术,从数据中引入额外的正切限制,同时为模型的正确性创造必要的条件(例如,强大的椭圆性、晶体对称性),作为额外的物理限制或纳入验证测试。神经网络的评估依据:(1) 其复制由MD预测的底线组合反应的准确性,(2) 详细检查其稳定性和独特性,(3) 接受预测的响应,以在有限调整制度中对连续力机械理论的可接受性。我们比较神经网络的稳健的精确度,评估在不同的模型下对美元基值的精确度的精确性。

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