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Crack Path Prediction with Operator Learning using Discrete Particle System data Generation

Created by
  • Haebom

저자

Elham Kiyani, Venkatesh Ananchaperumal, Ahmad Peyvan, Mahendaran Uchimali, Gang Li, George Em Karniadakis

개요

본 논문은 구성 법칙 정보 입자 역학(CPD) 시뮬레이션 데이터를 사용하여 균열 전파를 예측하는 심층 연산자 네트워크(DeepONet) 기반 머신러닝 모델을 제시합니다. 특히, 다양한 기하학적 형상(노치 높이, 구멍 반지름 변화)을 갖는 시편에서 시간에 따른 균열 전파를 예측하기 위해 바닐라 DeepONet과 Fusion DeepONet 두 가지 변형 모델을 탐구합니다. 세 가지 대표적인 경우(노치 높이 변화, 노치 높이와 구멍 반지름 조합)를 연구하여 모델 성능을 평가하고, Fusion DeepONet이 특히 비파괴 사례에서 더 정확한 예측을 제공함을 보여줍니다. 파괴가 발생하는 경우에는 예측 정확도가 다소 낮지만, Fusion DeepONet이 복잡하고 기하학적으로 다양하며 시간에 따라 변하는 균열 전파 현상에 대한 일반화 능력을 보여준다는 것을 강조합니다.

시사점, 한계점

시사점:
Fusion DeepONet을 이용한 균열 전파 예측 모델의 효용성을 제시합니다.
특히 비파괴 사례에서 기존 방법보다 우수한 예측 정확도를 보입니다.
복잡한 기하학적 형상과 시간 의존적인 균열 전파 현상에 대한 일반화 가능성을 확인합니다.
구성 법칙 정보 입자 역학(CPD) 시뮬레이션과 머신러닝의 결합을 통해 균열 전파 예측의 새로운 가능성을 제시합니다.
한계점:
파괴가 발생하는 경우 예측 정확도가 다소 낮습니다.
다양한 재료 및 파괴 조건에 대한 일반화 성능 검증이 추가적으로 필요합니다.
모델의 해석성이 부족할 수 있습니다.
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