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神经计算粘塑性模型的截断Newton训练算法。 (英语) Zbl 1119.74622号

总结:我们提出了一种估算方法,用于计算聚合物基复合材料在不同热机械环境下的粘塑性行为。本研究采用计算神经网络作为确定复合材料蠕变行为的工具。我们提出了一种新的二阶学习算法来训练多层网络。神经网络中的训练通常被指定为相对于网络参数(权重和学习率)的适当误差函数的最小化,这些参数对应于激励和抑制连接。本文提出了一种基于截断牛顿(TN)大规模无约束最小化技术的误差最小化技术,该技术具有二次收敛速度。与简单的最速下降法或共轭梯度法相比,该技术提供了更复杂的梯度信息使用。在这项工作中,我们简要说明了实现TN方法的必要细节,该方法用于训练预测聚合物复合材料粘塑性行为的神经网络。我们提供了对比实验结果和显式模型结果,以验证基于神经网络的模型的有效性。这些结果验证了与显式建模方案相比,本方法的优越性。此外,本研究首次证明了将具有二次收敛速度的TN方法引入神经网络领域的可行性。

MSC公司:

74S30型 固体力学中的其他数值方法(MSC2010)
74立方厘米 小应变率相关塑性理论(包括粘塑性理论)
74页99 固体力学中的优化问题
92B20型 生物研究、人工生命和相关主题中的神经网络
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Al-Haik,M。;Garmestani,H.,结构应用聚合物复合材料的耐久性研究,J.Polym。公司。,22, 6, 779-792 (2001)
[2] M.Al-Haik,《聚合物基复合材料的耐久性,神经网络方法》,佛罗里达州立大学机械工程系博士论文,2002年;M.Al-Haik,《聚合物基复合材料的耐久性,神经网络方法》,佛罗里达州立大学机械工程系博士论文,2002年
[3] Al-Haik,M。;Vaghar,M.R。;Garmestani,H。;Shahawy,M.,使用应力松弛和蠕变数据对结构聚合物复合材料进行粘塑性分析,Compos。B部分工程师,32165-170(2001)
[4] Battiti,R.,《加速反向传播学习:两种优化方法,复杂系统》。,3, 331-342 (1989) ·Zbl 0727.68094号
[5] J.Corum,《汽车结构应用聚合物基复合材料的耐久性:最新技术综述》,技术报告ORNL-6869,橡树岭国家实验室,1995年;J.Corum,《汽车结构应用聚合物基复合材料的耐久性:最新技术综述》,技术报告ORNL-6869,橡树岭国家实验室,1995年
[6] Dembo,P.S。;Steihaug,T.,大规模无约束优化的截断牛顿算法,数学。程序。,26, 190-212 (1983) ·Zbl 0523.90078号
[7] Dillard,D.A.,层压复合材料的粘弹性行为(1991),爱思唯尔应用科学出版社有限公司:英国爱思唯尔应用科学出版有限公司
[8] Fletcher,R.,《实用优化方法》(1987),John Wiley and Sons·Zbl 0905.65002号
[9] 弗莱彻,R。;Reeves,C.,《共轭梯度函数最小化》,《计算机杂志》,第7期,第149-154页(1964年)·Zbl 0132.11701号
[10] Franke,L。;Meyer,H.J.,《预测拉挤玻璃纤维增强聚合物棒的拉伸强度和蠕变断裂行为》,J.Mater。科学。,27, 4899-4908 (1992)
[11] Furukawa,T。;Yagawa,G.,《使用神经网络的粘塑性隐式本构建模》,国际期刊数值。方法。工程,195-219(1998)·Zbl 0926.74020号
[12] H.Garmestani,M.S.Al-Haik,S.Downey,使用应力松弛和蠕变数据对高压釜结构聚合物复合材料进行耐久性分析,in:Proc。CANCOM’2001,加拿大魁北克,2001,第136-141页;H.Garmestani,M.S.Al-Haik,S.Downey,使用应力松弛和蠕变数据对高压釜结构聚合物复合材料进行耐久性分析,in:Proc。CANCOM’2001,加拿大魁北克,2001,第136-141页
[13] T.S.Gates,《聚合物复合材料中基体主导的应力/应变行为:保持时间、非线性和速率依赖性的影响》,载于:E.T.Camponeschi,Jr.(编辑),《复合材料:测试与设计》,第11卷,ASTM STP 1206,美国材料与试验协会,1993年,第177-189页;T.S.Gates,《聚合物复合材料中基体主导的应力/应变行为:保持时间、非线性和速率依赖性的影响》,载于:E.T.Camponeschi,Jr.(编辑),《复合材料:测试与设计》,第11卷,ASTM STP 1206,美国材料与试验协会,1993年,第177-189页
[14] T.S.Gates,高温对石墨/聚合物复合材料粘塑性建模的影响,见:C.E.Harris,T.S.Gates(编辑),《高温和环境对聚合物复合材料的影响》,ASTM STP 1174,美国材料与试验协会,1991年,第201-221页;T.S.Gates,《高温对石墨/聚合物复合材料粘塑性建模的影响》,载:C.E.Harris,T.S.Gates(编辑),《聚合物复合材料的高温和环境影响》,ASTM STP 1174,美国材料与试验协会,1991年,第201-221页
[15] 盖茨,T.S。;Sun,C.T.,纤维增强热塑性复合材料的弹性/粘塑性本构模型,AIAA,29,3,457-463(1991)
[16] T.S.Gates,J.L.Chen,C.T.Sun,先进聚合物基复合材料非线性行为的微观力学表征,见:C.R.Saff,R.B.Deo(编辑),复合材料:测试与设计,第12卷,ASTM STP 1274,美国材料与试验协会,1995年,第295-319页;T.S.Gates,J.L.Chen,C.T.Sun,先进聚合物基复合材料非线性行为的微观力学表征,见:C.R.Saff,R.B.Deo(编辑),复合材料:测试与设计,第12卷,ASTM STP 1274,美国材料与试验协会,1995年,第295-319页
[17] 吉尔,体育。;Murray,W.,《无约束和线性约束优化的牛顿型方法》,数学。程序。,28, 311-350 (1974) ·Zbl 0297.90082号
[18] 加布西,J。;加勒特,J.H。;Wu,X.,用神经网络对材料行为进行基于知识的建模,J.Engrg.Mech-ASCE,117,1,132-153(1991)
[19] Haplin,J.C.,《粘弹性导论》(1968年),技术出版公司
[20] 哈特·E·W。;Solomon,H.D.,多晶高纯度铝的载荷松弛研究,学报。金属。材料。,21, 295-307 (1973)
[21] Haykin,S.,《神经网络:综合基金会》(1999),普伦蒂斯·霍尔:新泽西普伦蒂斯霍尔·兹比尔0934.68076
[22] Hornik,K.,多层前馈网络的逼近能力,神经网络,4251-257(1991)
[23] 霍尼克,K。;Stinchocombe,M。;White,H.,多层前馈网络是通用逼近器,神经网络,2359-366(1989)·Zbl 1383.92015年
[24] Johansson,E.M。;Dowla,F.U。;Goodman,D.M.,使用共轭梯度法的多层前馈神经网络的反向传播学习,国际神经系统杂志。,2, 291-302 (1991)
[25] Le Dimet,F.X。;纳文,I.M。;Daescu,D.N.,《数据同化中的二阶信息》,孟买。《天气评论》,130,629-648(2002)
[26] Li,C.J。;Ray,A.,疲劳损伤动力学的神经网络表示,Smart Mater。结构。,4, 126-133 (1995)
[27] 刘,M.C。;Krempl,E.,基于总应变和过应力的单轴粘塑性模型,J.Mech。物理学。固体,27,377-391(1979)·Zbl 0447.73035号
[28] 穆克吉,A。;Biswas,S.N.,预测混凝土高温力学行为的人工神经网络,Nucl。工程设计。,178, 4, 1-11 (1997)
[29] Nash,S.G.,通过Lanczos方法实现牛顿型最小化,SIAM J.Numer。分析。,21770-788(1984年)·Zbl 0558.65041号
[30] Nash,S.G.,截断牛顿方法的预处理,SIAM J.Sci。统计成分。,6, 599-616 (1985) ·Zbl 0592.65038号
[31] 纳什·S·G。;Nocedal,J.,《有限内存BFGS方法和大规模优化截断纽顿方法的数值研究》,SIAM J.Optimiz。,1, 358-372 (1991) ·Zbl 0756.65091号
[32] 纳什·S·G。;Sofer,A.,并行优化的块截断-Newton方法,数学。程序。,45, 529-546 (1989) ·兹比尔0689.90060
[33] 纳什·S·G。;Sofer,A.,在截断牛顿法中评估搜索方向,Oper。Res.Lett.公司。,9, 219-221 (1990) ·Zbl 0706.90073号
[34] 纳什·S·G。;Sofer,A.,线性和非线性规划(1996),McGraw-Hill
[35] 纳文,I.M。;邹,X。;伯杰,M。;Phua,P.K。;Schlick,T。;Le Dimet,F.X.,有限记忆准牛顿法和截断牛顿法的数值经验,(Phua,K.,《优化技术与应用》(1992),世界科学出版社,33-48·Zbl 0784.90086号
[36] 纳文,I.M。;邹,X。;伯杰,M。;Phua,P.K。;Schlick,T.等人。;Le Dimet,F.X.,《大规模优化问题优化代码的可靠性和鲁棒性测试》,(Phua,K.,《优化技术和应用》(1992),世界科学出版社,445-480
[37] Nocedal,J。;Wright,S.,《数值优化》(1999),Springer-Verlag·Zbl 0930.65067号
[38] B.D.Parker,二阶反向传播,收录于:IEEE第一届神经网络国际会议,1987年第2卷,第593-600页;B.D.Parker,二阶反向传播,收录于:IEEE第一届神经网络国际会议,1987年第2卷,第593-600页
[39] 佩特斯,D。;魏茨曼,Y.,FM-73粘合剂的非线性粘弹性特征,《流变学杂志》,26,3,245-261(1966)
[40] 普林西比,J.C。;尤利亚诺,N.R。;Lefebvre,W.C.,《神经和自适应系统:模拟基础》(2000),John Wiley and Sons Inc:John Willey and Sons Inc.纽约
[41] Robertson,D。;Mall,S.,单向纤维复合材料热粘塑性行为的微观力学分析,Comp。科学。技术,50483-496(1994)
[42] Schalkoff,R.,《人工神经网络》(1997),McGraw-Hill公司:纽约McGraw-Hill公司·Zbl 0910.68165号
[43] Schapery,R.A.,《使用弹性溶液进行粘弹性应力分析的方法》,J.Franklin Inst.,279,74,268-289(1965)·Zbl 0151.37103号
[44] Schapery,R.A.,《非线性粘弹性工程理论及其应用》,国际固体杂志。结构。,2, 407-425 (1966)
[45] Schapery,R.A.,粘弹性复合材料的应力分析(1968),技术出版公司·Zbl 0151.37103号
[46] E.Shin,R.Morgan,《耐用品用玻璃纤维环氧复合材料的性能评估》,载于:第十届ASM/ESD高级复合材料会议论文集,1994年,第545-554页;E.Shin,R.Morgan,《耐用品用玻璃纤维环氧复合材料的性能评估》,载于:第十届ASM/ESD高级复合材料年会论文集,1994年,第545-554页
[47] Schlick,T.等人。;Fogelson,A.,TNPACK:大型问题的截断牛顿最小化包:I.算法和用法,ACM Trans。数学。柔软。,18, 46-70 (1992) ·Zbl 0892.65030号
[48] 斯金纳,A。;计算材料科学中的神经网络:训练算法,模型。模拟。马特。科学。工程,3371-390(1995)
[49] Sun,C.T。;Chen,J.L.,纤维复合材料塑性行为的微观力学模型,Comp。科学。技术,40,115-129(1991)
[50] Sun,C.T。;Chang,I.,IDF和连续纤维增强AS-4/PEEK复合材料的弹塑性行为建模,Comp。科学。《技术》,43,339-345(1992)
[51] 王,Z。;纳文,I.M。;邹,X。;Le Dimet,F.X.,利用解析Hessian向量积的气象学应用中的截断Newton优化算法,计算。最佳方案。申请。,4121-262(1995年)·Zbl 0831.90124号
[52] 王,Z。;Droegemeier,K.K。;怀特,L。;Navon,I.M.,使用模拟数据将新的伴随牛顿算法应用于三维ARPS风暴尺度模型,Mon。《天气评论》,125,2460-2478(1997)
[53] P.Werbos,Backpropagation past and future,收录于:IEEE International Conference of Neural Networks,第1卷,1988年,第343-353页;P.Werbos,Backpropagation past and future,摘自:IEEE International Conference of Neural Networks,第1卷,1988年,第343-353页
[54] X.Wu,基于神经网络的材料建模,伊利诺伊大学厄本那-香槟分校土木工程系博士论文,1991年;X.Wu,基于神经网络的材料建模,博士论文,伊利诺伊大学厄本那-香槟分校土木工程系,1991年
[55] Yeh,I.C.,使用人工神经网络的高性能混凝土强度建模,《水泥混凝土研究》,28,12,1797-1808(1999)
[56] 邹,X。;纳文,I.M。;伯杰,M。;Phua,P.K。;Schlick,T。;Le Dimet,F.X.,有限记忆准牛顿法和截断牛顿法的数值经验,SIAM J.Optimiz。,3, 582-608 (1993) ·Zbl 0784.90086号
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