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Data-driven multiscale simulation of FRP based on material twins

机译：基于材料双胞胎的FRP数据驱动多尺度模拟

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摘要

In this paper, we propose a multiscale data-driven framework for Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites. At the mesoscopic scale, the 3D stress-strain material database is collected by the multilevel computational homogenization (FE2), in which the Representative Volume Elements (RVEs) are generated through the Xray microtomography (Micro-CT) aided technique. Such so-called "material twin" technique is able to reproduce the high quality yet operational geometric mesoscopic details of FRP composites. At the macroscopic scale, the distance-minimizing data-driven approach is adopted to simulate the structural behavior by directly searching the material database without employing the constitutive model. This data-driven approach can significantly save the computational cost because the needed mesoscopic behaviors are previously prepared by the offline mode. The numerical results demonstrated that the proposed data-driven framework is a promising scheme. From material database collection to data-driven analysis, this framework opens a new channel for FRP simulation in the data science paradigm.
机译：在本文中，我们提出了一种多尺度数据驱动框架，用于纤维增强聚合物（FRP）复合材料。在介面阶段，通过多级计算均匀化（FE2）收集3D应力 - 应变材料数据库，其中通过X射线微微图（MICRO-CT）辅助技术产生代表体积元件（RVE）。这种所谓的“材料双”技术能够再现FRP复合材料的高质量且操作的几何思科细节。在宏观刻度下，采用距离最小化数据驱动方法来模拟结构行为，通过直接搜索材料数据库而不采用本构模型。这种数据驱动方法可以显着节省计算成本，因为先前通过离线模式准备了所需的介观行为。数值结果表明，所提出的数据驱动框架是一个有前途的方案。从材料数据库收集到数据驱动分析，该框架在数据科学范式中打开了一个新的FRP模拟通道。

著录项

  • 来源
    《Composite Structures》 |2021年第1期|113013.1-113013.14|共14页
  • 作者

    Huang Wei; Xu Rui; Yang Jie; Huang Qun; Hu Heng;

  • 作者单位

    Wuhan Univ Sch Civil Engn 8 South Rd East Lake Wuhan 430072 Hubei Peoples R China;

    Wuhan Univ Sch Civil Engn 8 South Rd East Lake Wuhan 430072 Hubei Peoples R China;

    Wuhan Univ Sch Civil Engn 8 South Rd East Lake Wuhan 430072 Hubei Peoples R China;

    Wuhan Univ Sch Civil Engn 8 South Rd East Lake Wuhan 430072 Hubei Peoples R China;

    Wuhan Univ Sch Civil Engn 8 South Rd East Lake Wuhan 430072 Hubei Peoples R China;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Data-driven; Material twin; FRP composites; Multilevel computational homogenization;

    机译：数据驱动;材料双胞胎;FRP复合材料;多级计算均质化;

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