基于深度学习的复合材料开孔板拉伸失效行为预测
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南京航空航天大学

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Prediction of Tensile Failure Behavior of Open-hole Composite Plates Based on Deep Learning
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

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    摘要:

    为研究复合材料开孔板在拉伸载荷下的失效行为,基于开孔板的拉伸试验建立了高精度的有限元仿真模型,并批量生成了拉伸载荷-位移曲线的数据集。提出了一种双长短时记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络模型用于预测载荷-位移曲线,其中第一个LSTM模型进行输入特征的提取,第二个LSTM模型直接给出载荷-位移曲线的预测。结果表明:这一模型能够高效、准确地预测开孔板的拉伸载荷-位移曲线,在测试集上的决定系数(R2)可以达到0.9755,关键特征如初始刚度(E0)的预测误差仅为1.85%,极限载荷(Fmax)的预测误差仅为2.16%。

    Abstract:

    To investigate the failure behavior of composite open-hole plates under tensile loads, utilizing a high-precision finite element simulation model established based on tensile tests of open-hole plates, a dataset of tensile force-displacement curves was generated in batches. Then, a dual long short-term memory (LSTM) neural network model was proposed to predict the force-displacement curve. The first LSTM model is responsible for extracting input features, while the second LSTM model directly predicts the force-displacement curve. The research results indicate that this model can efficiently and accurately predict the tensile force-displacement curves of open-hole plates. The coefficient of determination (R2) on the test set reaches as high as 0.9755, with the prediction error of key features such as the initial stiffness (E0) being only 1.85% and the prediction error of the maximum load (Fmax) being only 2.16%.

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  • 收稿日期:2023-12-13
  • 最后修改日期:2024-03-06
  • 录用日期:2024-03-12
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