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搅拌摩擦焊模型的机器学习和降阶计算。 (英语) Zbl 07518046号

总结:搅拌摩擦焊接过程可以使用传热系统和具有剪切相关粘度的Navier-Stokes方程进行建模。然而,在一组参数空间上求非线性偏微分方程组的数值解是非常耗时的。因此,需要找到一种计算效率高的方法,以获得具有可接受精度的近似解。本文提出了一种利用适当的正交分解(POD)求解参数化热-Navier-Stokes方程耦合系统的简化基方法。此外,我们应用基于人工神经网络(ANN)的机器学习算法来学习(近似)相关参数与POD系数之间的关系。我们的计算实验表明,在保持足够精度的同时,可以实现显著的加速。

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6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
7.6亿 流体力学基本方法
76天xx 不可压缩粘性流体

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全文: 内政部

参考文献:

[1] 唐·W。;郭,X。;McClure,J.C。;Murr,L.E。;Nunes,A.,搅拌摩擦焊中的热输入和温度分布,J.Mater。过程。制造科学。,7, 2, 163-172 (1988)
[2] Berkooz,G。;霍姆斯,P。;Lumley,J.L.,湍流分析中的适当正交分解,Annu。流体力学版次。,25, 539-575 (1993)
[3] Sirovich,L.,湍流和相干结构动力学I-III,Q.Appl。数学。,45, 3, 561-590 (1987) ·Zbl 0676.76047号
[4] Bui,D。;Hamdaoui,M。;De Vuyst,F.,通过POD-ISAT技术对参数化有限元解进行降阶建模。应用于飞机空气控制系统,(国际科学与工程耦合问题计算方法会议耦合问题(2011))
[5] Giere,S.,计算流体动力学中基于POD的降阶建模的数值和分析方面(2016),博士论文
[6] Arora,A。;DebRoy,T。;香港Bhadeshia,《搅拌摩擦焊接速度、峰值温度、扭矩和硬度的后台计算》,《材料学报》。,59, 5, 2020-2028 (2011)
[7] Forinash,N.,《使用降阶建模的有限元法求解Navier-Stokes方程》(2012),博士论文
[8] Ravindran,S.S.,《翼型流量控制的降阶控制器》,国际期刊编号。《液体方法》,50,5,531-554(2006)·Zbl 1094.76042号
[9] Fraser,K.A.,《搅拌摩擦焊的稳健高效固体热机械模拟》(2016),博士论文
[10] Durdanović,医学学士。;Mijajlović,M.M。;米尔契奇,D.S。;Stamenković,D.S.,搅拌摩擦焊接过程中的热量生成,Tribol。印度,31,1-2,8-14(2009)
[11] 海姆,C.F。;Higham,D.J.,《深度学习:应用数学家简介》,SIAM Rev.,61,4,860-891(2019)·Zbl 1440.68214号
[12] 南丹,R。;罗伊·G·G。;Debroy,T.,搅拌摩擦焊接过程中三维传热和塑性流动的数值模拟,金属。马特。事务处理。A、 37A,1247-1259(2006)
[13] 南丹,R。;罗伊·G·G。;Lienert,T.J。;Debroy,T.,不锈钢搅拌摩擦焊接过程中三维塑性流动和传热的数值模拟,科学。技术。焊接。加入。,11, 526-537 (2006)
[14] 南丹,R.G。;罗伊·G·G。;Lienert,T.J。;Debroy,T.,《低碳钢搅拌摩擦焊接过程中的三维热量和材料流动》,《材料学报》。,55, 3, 883-895 (2007)
[15] 南丹,R。;Lienert,T.J。;DebRoy,T.,《Ti-6Al-4V合金搅拌摩擦焊接过程中热量和塑性流动的可靠计算》,国际期刊Mater。Res.,99,4,434-444(2008)
[16] 蒙德拉,K。;德布罗伊,T。;Kelkar,K.M.,移动热源焊接中流体流动和传热的数值预测,Numer。热传递。,A部分,29,115-129(1996)
[17] Chaturantabut,S。;Sorensen,D.C.,《通过离散经验插值进行非线性模型简化》,SIAM J.Sci。计算。,32, 5, 2737-2764 (2010) ·Zbl 1217.65169号
[18] Sheppard,T。;Wright,D.S.,《流动应力的测定:高温下铝合金的第1部分本构方程》,《金属技术》。,215, 223 (1979)
[19] 齐恩基维茨,O.C。;Cormeau,I.C.,《弹性固体中的粘塑性-塑性和蠕变-统一数值解方法》,国际J·数值。方法生物识别。工程师,8821-845(1974)·Zbl 0284.73021号
[20] 肖,D。;方,F。;Buchan,A.G。;疼痛,C.C。;纳文,I.M。;杜,J。;Hu,G.,使用残差DEIM方法对Navier-Stokes方程进行非线性模型简化,J.Compute。物理。,263, 1-8 (2014) ·Zbl 1349.76288号
[21] 弗雷泽,K。;圣乔治,L。;Kiss,L.I.,《模拟搅拌摩擦焊接过程的无网格固体力学方法》(Joining Technologies(2016),InTech)
[22] 钱,E。;Kramer,B。;Marques,A.N。;Willcox,K.,《转换与学习:非线性模型简化的数据驱动方法》(AIAA航空2019论坛(2019)),3707
[23] 瑞士R。;Mainini,L.公司。;Peherstorfer,B。;Willcox,K.,《基于投影的模型简化:基于物理的机器学习公式》,计算。流体,179,704-717(2019)·兹比尔1411.65061
[24] 罗,Z。;李,H。;Sun,P。;Gao,J.,基于POD技术的非平稳Navier-Stokes方程降阶有限差分外推算法,应用。数学。型号。,37, 5464-5473 (2013) ·Zbl 1426.76478号
[25] 稳定,G。;Rozza,G.,参数化不可压缩Navier-Stokes方程的有限体积POD Galerkin稳定降阶方法,计算。流体,173273-284(2018)·Zbl 1410.76264号
[26] 阿林,H。;班纳吉,S。;Bangia,A.K。;科尔,V。;埃伯特,J。;Emami-Naeini,A。;Jensen,K.F。;Kevrekidis,I.G。;Shvartsman,S.,《模拟和控制快速热处理的非线性模型简化》,(美国阿尔伯克基控制会议论文集,美国新墨西哥州阿尔伯克基(1997年6月))
[27] Vergari,L.公司。;Cammi,A。;Lorenzi,S.,参数化热工水力学问题的降阶建模方法:在POD-FV-ROM方法中包含能量方程,Prog。编号。能源,118,第103071条pp.(2020)
[28] 乔治卡,S。;稳定,G。;Rozza,G。;Bluck,M.J.,非稳态传热问题的参数POD-Galerkin模型降阶,Commun。计算。物理。,27, 1, 1-32 (2020) ·Zbl 1473.78016号
[29] 赫塞文,J.S。;Ubbialia,S.,《使用神经网络对非线性问题进行非侵入式降阶建模》,J.Compute。物理。,363, 55-78 (2018) ·Zbl 1398.65330号
[30] 宋,M。;Kovacevic,R.,《移动坐标系下搅拌摩擦焊的热建模及其验证》,国际J·马赫。工具制造,43,605-615(2003)
[31] 宋,M。;Kovacevic,R.,搅拌摩擦焊传热过程的数值和实验研究,Proc。仪器机械。工程,B J.工程制造,217,1,73-85(2003)
[32] 宋,M。;Kovacevic,R.,《搅拌摩擦焊接过程中工件和工具的传热建模:耦合模型》,Proc。仪器机械。工程,B J.工程制造(2004)
[33] Fraser,K.A。;圣乔治,L。;Kiss,L.I.,《通过Monte-Carlo模拟搅拌摩擦焊接过程优化搅拌摩擦焊接工具前进速度》,材料,73435-3452(2014)
[34] 科尔格罗夫,P.A。;Shercliff,H.R.,螺纹搅拌摩擦焊接工具轮廓周围流动的三维CFD建模,J.Mater。过程。技术。,169, 320-327 (2005)
[35] 弗雷泽,K。;亲吻,L.I。;圣乔治,L。;Drolet,D.,使用无网格全耦合热-机械方法优化搅拌摩擦焊接接头质量,金属,101(2018)
[36] 杜,Y。;Mukherjee,T。;DebRoy,T.,《机器学习中搅拌摩擦焊接中空洞形成的条件》,NPJ Compute。材料。,5, 68 (2019)
[37] 托马斯·W·M。;尼古拉斯,E.D。;Needham,J.C。;Murch,M.G。;Temple-Smith,P。;Dawes,C.J.,搅拌摩擦对焊(1991),英国专利9125978.8
[38] Quarteroni,A。;Manzoni,A。;Negri,F.,《偏微分方程的约化基方法:简介》,第92卷(2015年),Springer
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