材料建模一直是一个具有挑战性的问题。此类建模中出现了许多复杂性,例如非线性材料行为、复杂物理和大变形,以及多物理现象。此外,材料通常会表现出丰富的厚度响应行为,这阻碍了使用经典简化方法,并且在使用经典模拟技术时需要极其精细的网格。模型简化技术似乎是减少计算时间的合适解决方案。许多应用和材料成型过程都受益于模型简化技术提供的优势,包括固体变形、传热和流体流动。此外,数据驱动建模的最新发展为材料建模开辟了新的可能性。事实上,使用数据建模对模拟进行校正或更新导致了所谓的“数字孪生”模型的形成,从而通过数据驱动建模改进了模拟。通过使用机器学习算法,也可以对当前模型不准确的材料进行数据驱动建模。因此,在材料制造过程和材料建模框架内有效构建数字孪生的问题如今已成为一个越来越受关注的话题。数字孪生技术的最新进展是使用实验结果来校正模拟,同时也在无法通过实验定义基本事实时将其变化纳入正在运行的模拟中。本研究主题讨论了模型简化技术、数据驱动建模和数字孪生技术的最新发展,以及它们在材料建模和材料成型过程中的应用。在 Victor Champaney 等人的论文中,作者解决了非平凡插值的问题,例如,当曲线中的临界点(例如弹塑性转变点)移动位置时就会出现这种问题。为了找到该问题的有效解决方案,本文展示了几种方法,结合了模型简化技术和代理建模。此外,还展示了通过为预测曲线提供统计界限来量化和传播不确定性的替代品。本文展示了几种应用,以经典材料力学问题为例。
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