報告時間：2023年11月5日（星期日）15:00-16:30
報告地點：緯地樓501室
報 告 人：唐山 教授
工作單位：大連理工大學(xué)
舉辦單位：土木與水利工程學(xué)院
報告簡介：
固體力學(xué)模擬離不開材料的本構(gòu)模型，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，人們需要不斷的為新材料建立本構(gòu)模型，整個過程費時費力，制約了新材料的應(yīng)用和發(fā)展。近年來許多學(xué)者試圖用機器學(xué)習(xí)技術(shù)解決該問題，但是該類算法大多摒棄了力學(xué)的先驗知識，導(dǎo)致所需的數(shù)據(jù)量極大影響該類方法的計算實現(xiàn)。報告人不把深度學(xué)習(xí)等機器學(xué)習(xí)工具僅僅當(dāng)作數(shù)據(jù)擬合的工具和黑箱（Matlab, Tensorflow, Pytorch等），而是引入力學(xué)機理進行模型訓(xùn)練，將訓(xùn)練的模型通過Fortran/C語言重新編寫進有限元程序，進行結(jié)構(gòu)件計算分析。報告人通過整合各向同性、同軸假設(shè)、熱力學(xué)定理等力學(xué)先驗知識和已有深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別發(fā)展了針對超彈性、彈塑性、循環(huán)載荷下的彈塑性、粘彈性、以及粘塑性材料等的數(shù)據(jù)驅(qū)動本構(gòu)建模及其算法，能夠顯著降低構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的數(shù)據(jù)量需求，訓(xùn)練得到的模型具有較高的計算穩(wěn)定性。本次報告主要介紹通過代表單元法，進行復(fù)合材料的本構(gòu)建模，并提出計算方法進行有限元實現(xiàn)，相比于對復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)直接數(shù)值模擬，計算時間大幅減少；相比有現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動計算方法，能與商用有限元軟件的計算時間在同一量級。報告內(nèi)容主要包括：1、針對非線性彈性復(fù)合材料，提出了在應(yīng)力主空間生成數(shù)據(jù)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)的本構(gòu)建模和計算方法；2、提出了基于次屈服面理論的塑性材料數(shù)據(jù)驅(qū)動本構(gòu)建模和計算方法，實現(xiàn)對循環(huán)載荷下特有的曼辛效應(yīng)、棘輪效應(yīng)等復(fù)雜力學(xué)行為的預(yù)測。3、提出了搭建滿足熱力學(xué)定律的自定義人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合網(wǎng)絡(luò)，僅用少量數(shù)據(jù)建立小變形和有限變形框架下粘彈性材料本構(gòu)建模的數(shù)據(jù)驅(qū)動計算方法。
報告人簡介：
唐山，大連理工大學(xué)工程力學(xué)系教授，曾入選國家高層次青年人才計劃，獲“王仁先生青年科技獎”。長期致力于固體材料的本構(gòu)、斷裂及表界面失穩(wěn)的力學(xué)機制及計算方法的研究，力圖為設(shè)計新一代先進材料提供新型計算方法和工具。近幾年著力發(fā)展基于固體力學(xué)先驗知識和機制的數(shù)據(jù)驅(qū)動計算力學(xué)方法，來實現(xiàn)快速便捷準(zhǔn)確的本構(gòu)模型建立、斷裂及失穩(wěn)的預(yù)測，并提出數(shù)據(jù)驅(qū)動結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計新技術(shù)來解決工程結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。在計算力學(xué)頂級期刊CMAME和固體力學(xué)旗艦期刊JMPS以及IJP，IJSS，Advance Materials，Advance Energy Materials，Acta Materials，Nano letter等期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文105篇。受邀在國際會議和國內(nèi)會議報告多次，包括IUTAM Symposium做特邀報告，并擔(dān)任了《力學(xué)快報》（《Theoretical and Applied Mechanics Letters》）編委，以及中國力學(xué)學(xué)會計算力學(xué)專業(yè)委員會數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算力學(xué)方法專業(yè)組秘書。
