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Enregistrement W4409311044 · doi:10.1016/j.cma.2025.117972

A hybrid deep learning approach for the design of 2D Auxetic Metamaterials

2025· article· en· W4409311044 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.

Notice bibliographique

RevueComputer Methods in Applied Mechanics and Engineering · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueCellular and Composite Structures
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesMitacs
Mots-clésAuxeticsMetamaterialHybrid learningMaterials scienceComputer scienceStructural engineeringMechanical engineeringEngineeringArtificial intelligenceComposite materialOptoelectronics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Mechanical metamaterials feature unique and complex architectures that produce properties not present in their base materials. Traditional design methods often fall short in exploring the vast 2D design space efficiently, necessitating advanced techniques that can accommodate the design of these metamaterials. This paper presents a comprehensive framework for the design and evaluation of 2D metamaterials by integrating data enhancement technology and two novel machine learning (ML) models for design generation and field prediction. One of the primary challenges in designing mechanical metamaterials is the scarcity of data, particularly for non-linear behaviors. To enhance non-linear data, the framework employs data enhancement techniques including domain adaptation (Low-Rank Adaptation (LoRA) and fine-tuning) to adapt knowledge from data-rich linear to non-linear scenarios, and ensemble learning to label designs for generative models. With the enhanced data, a novel hybrid generation model of conditional Variational Autoencoder (CVAE) and Denoising Diffusion Probabilistic Model (DDPM) is introduced. The proposed hybrid model not only achieves high-fidelity design generation but also incorporates a guidance mask module, enabling users to influence the generation process actively and align the output with specific design requirements. Then, to evaluate the generated designs effectively, a novel graph-enhanced convolutional neural network (CNN) model is introduced for field prediction tasks, which has been tested on stress and displacement field prediction. This model excels in predicting stress fields at a nodal level, especially in high-stress regions, and improves the prediction of displacement fields through embedded topological consistency, enhancing both physical fidelity and training efficiency. Based on the predicted stress field, radial basis function (RBF) optimization techniques are applied to fine-tune the designs, particularly at high-stress points, ensuring optimal stress distribution and improved mechanical performance. The results demonstrate that the data enhancement techniques significantly contributed to developing the ML models for non-linear behavior. The proposed CVAE-DDPM hybrid model shows substantial improvements in design robustness and accuracy,compared to the individual CVAE and DDPM models. Additionally, the graph-enhanced CNN outperforms other field prediction models, and the subsequent RBF optimization effectively reduces the maximum von Mises stress in the design, based on predictions from the graph-enhanced CNN.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,244
Score d'incertitude au seuil0,586

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,249
Écart entre enseignants0,235 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle