In engineering design, surrogate models are widely employed to replace computationally expensive simulations by leveraging design variables and geometric parameters from computer-aided design (CAD) models. However, these models often lose critical information when simplified to lower dimensions and face challenges in parameter definition, especially with the complex 3D shapes commonly found in industrial datasets. To address these limitations, we propose a Bayesian graph neural network (GNN) framework for a 3D deep-learning-based surrogate model that predicts engineering performance by directly learning geometric features from CAD using mesh representation. Our framework determines the optimal size of mesh elements through Bayesian optimization, resulting in a high-accuracy surrogate model. Additionally, it effectively handles the irregular and complex structures of 3D CADs, which differ significantly from the regular and uniform pixel structures of 2D images typically used in deep learning. Experimental results demonstrate that the quality of the mesh significantly impacts the prediction accuracy of the surrogate model, with an optimally sized mesh achieving superior performance. We compare the performance of models based on various 3D representations such as voxel, point cloud, and graph, and evaluate the computational costs of Monte Carlo simulation and Bayesian optimization methods to find the optimal mesh size. We anticipate that our proposed framework has the potential to be applied to mesh-based simulations across various engineering fields, leveraging physics-based information commonly used in computer-aided engineering.


翻译:在工程设计中,代理模型被广泛用于替代计算成本高昂的仿真过程,其通过利用计算机辅助设计(CAD)模型中的设计变量和几何参数来实现这一目标。然而,这些模型在简化至低维时往往会丢失关键信息,并且在参数定义方面面临挑战,尤其是在处理工业数据集中常见的复杂三维形状时。为应对这些局限性,我们提出了一种基于贝叶斯图神经网络(GNN)的三维深度学习代理模型框架,该框架通过网格表示直接从CAD数据中学习几何特征,以预测工程性能。我们的框架通过贝叶斯优化确定网格单元的最优尺寸,从而构建出高精度的代理模型。此外,该框架能有效处理三维CAD模型不规则且复杂的结构特征,这与深度学习通常使用的二维图像中规则均匀的像素结构存在显著差异。实验结果表明,网格质量对代理模型的预测精度具有重要影响,优化尺寸的网格能够实现更优越的性能。我们比较了基于不同三维表示(如体素、点云和图结构)的模型性能,并评估了蒙特卡洛模拟与贝叶斯优化方法在寻找最优网格尺寸时的计算成本。我们预期,所提出的框架有望应用于各工程领域的基于网格的仿真分析,并充分利用计算机辅助工程中常见的基于物理的信息。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+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
47+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
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
0+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+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
47+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
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员