Data-driven surrogate models are an alternative to numerical homogenization of heterogeneous materials. In this contribution, a supervised learning approach is presented for predicting effective Lamé parameters of hyperelastic composites from low-dimensional microstructural descriptors. The data set is based on previously published numerical homogenization results for ensembles of two-phase stochastic microstructures generated by planar Boolean models, covering variations of inclusion shape, phase contrast, and area fraction; see Brändel, Brands, Maike, Rheinbach, Schröder, Schwarz and Stoyan (2022). A neural network is trained on combinations of scalar and curve-valued statistical descriptors, including the area fraction, a derived scalar shape descriptor $τ$, the two-point correlation function $S_2(r)$, and the lineal-path function $\ell(z)$. Additional data representing limiting cases of the parameter space are incorporated to stabilize training and improve extrapolation behavior. The surrogate is evaluated by leave-one-grain-type-out cross-validation in order to assess generalization to unseen grain geometries. Numerical results demonstrate that additional descriptors can reduce relative errors. A predictor trained with $τ$ and $S_2(r)$ provides a compact representation with good quantitative accuracy and regular dense response behavior. Adding the lineal-path function $\ell(z)$ further reduces the error at the available data points, indicating that it is a promising additional descriptor; however, dense post-training response evaluations show that improved pointwise accuracy does not automatically guarantee physically admissible behavior between sampled parameter values. This motivates future work on physically constrained surrogate models, loss formulations, bounded output parametrizations, and a more systematic representation of curve-valued geometric descriptors.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

基于深度元学习的因果推断新方法
图与推荐
12+阅读 · 2020年7月21日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
超全总结:神经网络加速之量化模型 | 附带代码
Spark机器学习:矩阵及推荐算法
LibRec智能推荐
16+阅读 · 2017年8月3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
5+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
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
VIP会员
相关主题
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
8+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
8+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
9+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
11+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
6+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
11+阅读 · 9月21日
相关VIP内容
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
5+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