Micromechanics-based granular models are widely used to predict the failure behavior of porous and particulate materials, including concrete, soils, foams, and biological tissues. Although these models offer considerable flexibility through microstructural parametrization and statistical representation, their mapping to macroscopic responses, particularly failure envelopes, is implicit and requires costly nonlinear, non-smooth simulations, where each failure point is obtained by following a loading trajectory. This limitation is further amplified in inverse settings, where one seeks microstructure configurations that reproduce a target failure response. In this work, we propose a differentiable neural operator that learns the mapping from microstructure configurations to failure envelopes, enabling efficient forward prediction and inverse identification without repeated micromechanical simulations. To ensure mechanical admissibility, we incorporate a physics-informed training strategy that enforces convexity of the predicted envelopes, consistent with Drucker's postulate, thereby eliminating potential non-physical artifacts. We also compare finite difference and automatic differentiation for evaluating the proposed regularization, and find that finite difference provides a favorable practical trade-off in the present DeepONet-based setting. The operator is trained on failure envelopes represented as irregular point clouds, allowing learning from data sampled at heterogeneous resolutions. To further reduce computational cost, we introduce an active learning strategy that adaptively queries the micromechanical model in regions of high epistemic uncertainty. This leads to efficient exploration of the parameter space with fewer high-fidelity simulations. The versatility and performance of the method are demonstrated and benchmarked through several numerical examples.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【NTU博士论文】基础模型的高效适配
专知会员服务
15+阅读 · 3月24日
微型仿生机器人研究现状综述
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月28日
《面向基础模型的高效参数微调》综述
专知会员服务
33+阅读 · 2025年1月24日
微系统发展现状及其在无人装备领域应用和展望
专知会员服务
42+阅读 · 2024年2月5日
微型软体机器人能源驱动技术研究进展
专知会员服务
20+阅读 · 2023年7月12日
赛尔译文|基础模型的风险与机遇(五)
哈工大SCIR
11+阅读 · 2021年11月30日
赛尔译文 | 基础模型的机遇与风险 (三)
哈工大SCIR
12+阅读 · 2021年10月26日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21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
0+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
VIP会员
相关主题
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关基金
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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员