This paper presents a convolution tensor decomposition based model reduction method for solving the Allen-Cahn equation. The Allen-Cahn equation is usually used to characterize phase separation or the motion of anti-phase boundaries in materials. Its solution is time-consuming when high-resolution meshes and large time scale integration are involved. To resolve these issues, the convolution tensor decomposition method is developed, in conjunction with a stabilized semi-implicit scheme for time integration. The development enables a powerful computational framework for high-resolution solutions of Allen-Cahn problems, and allows the use of relatively large time increments for time integration without violating the discrete energy law. To further improve the efficiency and robustness of the method, an adaptive algorithm is also proposed. Numerical examples have confirmed the efficiency of the method in both 2D and 3D problems. Orders-of-magnitude speedups were obtained with the method for high-resolution problems, compared to the finite element method. The proposed computational framework opens numerous opportunities for simulating complex microstructure formation in materials on large-volume high-resolution meshes at a deeply reduced computational cost.


翻译:本文提出了一种基于卷积张量分解的模型降阶方法,用于求解Allen-Cahn方程。Allen-Cahn方程通常用于描述材料中的相分离或反相边界运动。当涉及高分辨率网格和大时间尺度积分时,其求解过程非常耗时。为解决这些问题,本文发展了卷积张量分解方法,并结合用于时间积分的稳定化半隐式格式。该进展为Allen-Cahn问题的高分辨率求解构建了一个强大的计算框架,并允许在时间积分中使用相对较大的时间步长而不违反离散能量定律。为进一步提升方法的效率和鲁棒性,本文还提出了一种自适应算法。数值算例在二维和三维问题上均验证了该方法的有效性。与有限元方法相比,该方法在高分辨率问题上实现了数量级的速度提升。所提出的计算框架为在大体积高分辨率网格上以显著降低的计算成本模拟材料中复杂微观结构的形成开辟了广阔前景。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2024年12月14日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员