A generalizable machine learning-assisted fast Fourier transform algorithm to simulate the large strain phenomena in polycrystalline materials
Notice bibliographique
Résumé
Machine learning methods have shown initial promise in constitutive modeling for single crystals or homogenized polycrystals , delivering notable computational efficiency. However, existing machine learning-based constitutive models often lack generalizability, limiting their application across diverse boundary value problems . This study introduces a thermodynamics-informed artificial neural network model to accelerate rate-tangent crystal plasticity fast Fourier transform simulations for cross-scale deformation behaviors of polycrystals under complex loading. Our model integrates microstructural variability and local interactions effectively. To address local effects in each grain, we employ K-means clustering to group Gauss points within the microstructure into clusters assumed to be in similar mechanical states. This approach, based on self-clustering analysis, extends model scope from macroscopic stress response to the granular level, capturing mechanical responses and orientation evolution across grains. This reduces the number of nonlinear problems to solve, with cluster responses propagated throughout each group. The thermodynamics-based artificial neural network-extracted features are further processed using local material state clusters to account for history-dependent deformation and evolving microstructures. Additionally, representative volume element simulations with rate-tangent crystal plasticity fast Fourier transform provide reliable datasets for model training. The proposed model demonstrates high efficiency, accuracy, self-consistency, and enhanced generalizability in predicting strain–stress responses and orientation evolution at both individual grain and aggregate scales under complex loading conditions, such as biaxial tension and arbitrary loading scenarios.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».