Deep learning surrogate models are being increasingly used in accelerating scientific simulations as a replacement for costly conventional numerical techniques. However, their use remains a significant challenge when dealing with real-world complex examples. In this work, we demonstrate three types of neural network architectures for efficient learning of highly non-linear deformations of solid bodies. The first two architectures are based on the recently proposed CNN U-NET and MAgNET (graph U-NET) frameworks which have shown promising performance for learning on mesh-based data. The third architecture is Perceiver IO, a very recent architecture that belongs to the family of attention-based neural networks--a class that has revolutionised diverse engineering fields and is still unexplored in computational mechanics. We study and compare the performance of all three networks on two benchmark examples, and show their capabilities to accurately predict the non-linear mechanical responses of soft bodies.


翻译:深度学习的代理模型越来越被用来加速科学仿真,取代昂贵的传统数值技术。然而,当处理实际的复杂示例时,它们的使用仍然是一个重要的挑战。在这项工作中,我们展示了三种神经网络体系结构,用于有效学习固体物体高度非线性变形。前两个体系结构基于最近提出的CNN U-NET和MAgNET(图形U-NET)框架,这些框架已经在基于网格的数据上展示了有前途的性能。第三种体系结构是Perceiver IO,这是最近属于关注力神经网络家族的一种体系结构 - 一种革新了各种工程领域的类别,在计算力学领域仍然未被探索。我们研究并比较了所有三个网络在两个基准示例上的性能,并展示了它们准确预测软体物体的非线性机械响应的能力。

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