This paper presents an efficient mesh deformation method based on boundary integration and neural operators, formulating the problem as a linear elasticity boundary value problem (BVP). To overcome the high computational cost of traditional finite element methods and the limitations of existing neural operators in handling Dirichlet boundary conditions for vector fields, we introduce a direct boundary integral representation using a Dirichlet-type Green's tensor. This formulation expresses the internal displacement field solely as a function of boundary displacements, eliminating the need to solve for unknown tractions. Building on this, we design a Boundary-Integral-based Neural Operator (BINO) that learns the geometry- and material-aware Green's traction kernel. A key technical advantage of our framework is the mathematical decoupling of the physical integration process from the geometric representation via geometric descriptors. While this study primarily demonstrates robust generalization across diverse boundary conditions, the architecture inherently possesses potential for cross-geometry adaptation. Numerical experiments, including large deformations of flexible beams and rigid-body motions of NACA airfoils, confirm the model's high accuracy and strict adherence to the principles of linearity and superposition. The results demonstrate that the proposed framework ensures mesh quality and computational efficiency, providing a reliable new paradigm for parametric mesh generation and shape optimization in engineering.


翻译:本文提出了一种基于边界积分与神经算子的高效网格变形方法,将问题表述为线性弹性边界值问题。为克服传统有限元方法的高计算成本以及现有神经算子在处理向量场 Dirichlet 边界条件时的局限性,我们引入了一种使用 Dirichlet 型格林张量的直接边界积分表示。该公式将内部位移场仅表示为边界位移的函数,从而无需求解未知面力。在此基础上,我们设计了一种基于边界积分的神经算子,用于学习具有几何与材料感知能力的格林面力核函数。本框架的一个关键技术优势在于,通过几何描述符实现了物理积分过程与几何表示的数学解耦。虽然本研究主要展示了模型在不同边界条件下的强泛化能力,但其架构本身具备跨几何适应的潜力。数值实验,包括柔性梁的大变形和 NACA 翼型的刚体运动,验证了模型的高精度以及对线性和叠加原理的严格遵循。结果表明,所提框架确保了网格质量与计算效率,为工程中的参数化网格生成与形状优化提供了一个可靠的新范式。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于神经网络的图像风格迁移算法综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年5月29日
基于神经网络的偏微分方程求解方法研究综述
专知会员服务
73+阅读 · 2022年12月7日
深入卷积神经网络背后的数学原理
人工智能学家
10+阅读 · 2019年4月26日
大讲堂 | 基于小波变换的图卷积神经网络
AI研习社
12+阅读 · 2019年1月3日
图卷积神经网络的变种与挑战【附PPT与视频资料】
人工智能前沿讲习班
28+阅读 · 2018年12月28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
1+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
1+阅读 · 2014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
VIP会员
最新内容
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
3+阅读 · 7月23日
伊朗不对称防空战略的演进
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
10+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
相关VIP内容
基于神经网络的图像风格迁移算法综述
专知会员服务
12+阅读 · 2025年5月29日
基于神经网络的偏微分方程求解方法研究综述
专知会员服务
73+阅读 · 2022年12月7日
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
1+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
1+阅读 · 2014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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员