elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

A thermodynamically consistent physics-informed deep learning material model for short fiber/polymer nanocomposites

Bahtiri, Betim und Arash, Behrouz und Scheffler, Sven und Jux, Maximilian und Rolfes, Raimund (2024) A thermodynamically consistent physics-informed deep learning material model for short fiber/polymer nanocomposites. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 427 (1), Seiten 1-23. Elsevier. doi: 10.1016/j.cma.2024.117038. ISSN 0045-7825.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045782524002949?via%3Dihub

Kurzfassung

This work proposes a physics-informed deep learning (PIDL)-based constitutive model for investigating the viscoelastic–viscoplastic behavior of short fiber-reinforced nanoparticle-filled epoxies under various ambient conditions. The deep-learning model is trained to enforce thermodynamic principles, leading to a thermodynamically consistent constitutive model. To accomplish this, a long short-term memory network is combined with a feed-forward neural network to predict internal variables required for characterizing the internal dissipation of the nanocomposite materials. In addition, another feed-forward neural network is used to indicate the free-energy function, which enables defining the thermodynamic state of the entire system. The PIDL model is initially developed for the three-dimensional case by generating synthetic data from a classical constitutive model. The model is then trained by extracting the data directly from cyclic loading–unloading experimental tests. Numerical examples show that the PIDL model can accurately predict the mechanical behavior of epoxy-based nanocomposites for different volume fractions of fibers and nanoparticles under various hygrothermal conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204482/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A thermodynamically consistent physics-informed deep learning material model for short fiber/polymer nanocomposites
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:Juli 2024
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
Band:427
DOI:10.1016/j.cma.2024.117038
Seitenbereich:Seiten 1-23
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:ELSEVIER Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
ISSN:0045-7825
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Short fiber/epoxy nanocompositesPhysics-informed neural networksRecurrent neural networkThermodynamic consistent modelingFinite deformation
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Multifunktionswerkstoffe
Hinterlegt von: Jux, Maximilian
Hinterlegt am:03 Jun 2024 07:52
Letzte Änderung:13 Jun 2024 09:24

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.