To speed-up the solution to parametrized differential problems, reduced order models (ROMs) have been developed over the years, including projection-based ROMs such as the reduced-basis (RB) method, deep learning-based ROMs, as well as surrogate models obtained via a machine learning approach. Thanks to its physics-based structure, ensured by the use of a Galerkin projection of the full order model (FOM) onto a linear low-dimensional subspace, RB methods yield approximations that fulfill the physical problem at hand. However, to make the assembling of a ROM independent of the FOM dimension, intrusive and expensive hyper-reduction stages are usually required, such as the discrete empirical interpolation method (DEIM), thus making this strategy less feasible for problems characterized by (high-order polynomial or nonpolynomial) nonlinearities. To overcome this bottleneck, we propose a novel strategy for learning nonlinear ROM operators using deep neural networks (DNNs). The resulting hyper-reduced order model enhanced by deep neural networks, to which we refer to as Deep-HyROMnet, is then a physics-based model, still relying on the RB method approach, however employing a DNN architecture to approximate reduced residual vectors and Jacobian matrices once a Galerkin projection has been performed. Numerical results dealing with fast simulations in nonlinear structural mechanics show that Deep-HyROMnets are orders of magnitude faster than POD-Galerkin-DEIM ROMs, keeping the same level of accuracy.


翻译:为了加速解决差分问题,多年来已经开发了减少订单模型(ROMs),包括基于投影的ROM,如减量基(RB)法、深学习基(ROM)和通过机器学习方法获得的替代模型。由于基于物理的结构,通过使用全序模型(FOM)的Galerkin投影到一个线性低维次空间,RB方法产生近似,从而满足手头的实际问题。然而,为了使ROM的组装独立于FOM的尺寸,通常需要具有侵扰性和昂贵的超降级级的ROM,例如离散实验性内插图法,以及通过机器学习方法获得的替代模型。由于以物理为基础的结构结构结构结构结构,使得这一战略对非线性(高端多音或非极性)问题不可行。为了克服这一瓶颈,我们提出了一个利用深线性神经网络(DNNNS)学习非线性ROM操作者的新战略。随后通过深线性线性模型网络强化了超度的秩序模型模型,因此通常需要采用深度的深线性超度的深线性超量级的超级结构模型,例如离心型内基的内径内基内径内转法,我们用来在使用一个IM的硬质数据压的硬质数据压的内基内基的内基内基内基内基内基内基内基内基内基内基内基内基的内基的内基内基内基的内基内基内基内基内基内基内基数据。

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