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A machine learning-based viscoelastic–viscoplastic model for epoxy nanocomposites with moisture content

Bahtiri, Betim und Arash, Behrouz und Scheffler, Sven und Jux, Maximilian und Rolfes, Raimund (2023) A machine learning-based viscoelastic–viscoplastic model for epoxy nanocomposites with moisture content. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering (415). Elsevier. doi: 10.1016/j.cma.2023.116293. ISSN 0045-7825.

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3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/journal/computer-methods-in-applied-mechanics-and-engineering

Kurzfassung

In this work, we propose a deep learning (DL)-based constitutive model for investigating the cyclic viscoelastic-viscoplastic-damage behavior of nanoparticle/epoxy nanocomposites with moisture content. For this, a long short-term memory network is trained using a combined framework of a sampling technique and a perturbation method. The training framework, along with the training data generated by an experimentally validated viscoelastic-viscoplastic model, enables the DL model to accurately capture the rate-dependent stress–strain relationship and consistent tangent moduli. In addition, the DL-based constitutive model is implemented into finite element analysis. Finite element simulations are performed to study the effect of load rate and moisture content on the force–displacement response of nanoparticle/epoxy samples. Numerical examples show that the computational efficiency of the DL model depends on the loading condition and is significantly higher than the conventional constitutive model. Furthermore, comparing numerical results and experimental data demonstrates good agreement with different nanoparticle and moisture contents.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197734/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A machine learning-based viscoelastic–viscoplastic model for epoxy nanocomposites with moisture content
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bahtiri, BetimUni Hannover, ISDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arash, BehrouzUni OsloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scheffler, Svens.scheffler (at) isd.uni-hannover.dehttps://orcid.org/0000-0002-9839-1753NICHT SPEZIFIZIERT
Jux, MaximilianMaximilian.Jux (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0175-2875NICHT SPEZIFIZIERT
Rolfes, RaimundUniversität Hannover, ISDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Oktober 2023
Erschienen in:Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.cma.2023.116293
Verlag:Elsevier
ISSN:0045-7825
Status:veröffentlicht
Stichwörter:deep learning, nanocomposites, pertubation method, tangent moduli, finite element analysis, experimental data
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Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Multifunktionswerkstoffe
Hinterlegt von: Jux, Maximilian
Hinterlegt am:13 Nov 2023 08:10
Letzte Änderung:20 Nov 2023 12:29

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