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  5. A Machine Learning Enabled Image‐data‐driven End‐to‐end Mechanical Field Predictor For Dual‐Phase Steel
 
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2023
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

A Machine Learning Enabled Image‐data‐driven End‐to‐end Mechanical Field Predictor For Dual‐Phase Steel

File(s)
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Hauptpublikation
PAMM_PAMM202200110.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 8.69 MB
TUDa URI
tuda/10363
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-236954
DOI
10.26083/tuprints-00023695
Autor:innen
Lin, Binbin ORCID 0000-0002-7013-283X
Medghalchi, Setareh
Korte-Kerzel, Sandra
Xu, Bai-Xiang ORCID 0000-0001-5906-5341
Kurzbeschreibung (Abstract)

This contribution presents convolutional neural nets (CNN) based surrogate models for prediction of von Mises stress and equivalent plastic strain fields of commonly used Dual‐Phase (DP) steels in automotive applications. The models predict field quantities in an end‐to‐end manner, driven by segmented phase images from real experimental scanning electron micrographs as inputs and FEM calculations as outputs. Hereby, we train CNN models with the U‐net neural network structure based on around 900 elastoplastic FEM simulations of various DP steel microstructure samples under tensile test. The trained CNN models are validated and tested on 250 and 50 samples, respectively. Thereby CNN models are employed sequentially for different tasks , from the real micrographs to segmented phase maps, then from segmented phase maps to stress, strain field predictions, in an end‐to‐end manner. The field predictor model results show good agreement with the test data and convincing performance on unseen microstructural dataset. This work demonstrates the large potential of a Machine Learning model to make accumulatively use of the physics‐based simulation data of large number of boundary value problems with varying microstructure. It recaptures not only the physics, implied in each simulation training data obtained from the partial different governing equations of mechanics, but also the overarching correlation between the microstructure and the stress and strain field responses.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
PAMM - Proceedings in Applied Mathematics & Mechanics
Jahrgang der Zeitschrift
22
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
1617-7061
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2023
Verlags-DOI
10.1002/pamm.202200110
PPN
514469013
Zusätzliche Infomationen
Special Issue: 92nd Annual Meeting of the International Association of Applied Mathematics and Mechanics (GAMM)
Artikel-ID
e202200110

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