Реклама
  • Реклама, 0+, ИП Ананко В.Н. ИНН 770465006457
  • erid: 2vfnxxo6sus
Блоги ГеоИнфо Блоги ГеоИнфо
Реклама
  • Реклама. 0+. АО "Инфосистемы Джет" ИНН 7729058675
  • erid: 2vfnxxrui9q
Инфосистемы Джет Эпик Инфосистемы Джет Эпик
Реклама
  • Реклама, 0+. ООО «ИнжПроектСтрой» ИНН 5902163884
  • erid: 2vfnxvifrnd
Баннер MalininSoft правая колонка Баннер MalininSoft правая колонка
Реклама
  • Реклама, 0+. ООО "КазГеоЛаб" ИНН 1660097939
  • erid: 2vfnxxnzezx
Баннер Казгеолаб в правой колонке Баннер Казгеолаб в правой колонке
Реклама
  • Реклама. 0+. АО "Инфосистемы Джет" ИНН 7729058675
  • erid: 2vfnxxrui9q
Инфосистемы Джет Эпик Инфосистемы Джет Эпик

Data-driven подход в определяющем моделировании грунтов: состояние вопроса и перспективы

Препринт
Data-driven подход в определяющем моделировании грунтов: состояние вопроса и перспективы

Изображение создано с использованием технологий искусственного интеллекта (нейросети)

Статус научной публикации
Препринт · На рецензировании

Материал находится на рецензировании

Это предварительная версия научной статьи. После публикации здесь будут размещены DOI, выходные данные и корректная ссылка для цитирования.

Не используйте этот препринт для научного цитирования.

Идрисов Илья Хамитович
Идрисов Илья Хамитович
Генеральный директор ООО НПП« Геотек»
Болдырев Геннадий Григорьевич
Болдырев Геннадий Григорьевич
Директор по научной работе и инновациям ООО НПП «Геотек», г. Пенза, Россия g-boldyrev@npp-geotek.ru

В статье представлен обзор применения data-driven (управляемого данными) подхода к построению определяющих соотношений грунтов. Систематизированы два методологических направления: model-free вычислительная механика, в которой расчёт ведётся непосредственно по дискретному набору экспериментальных состояний без постулирования замкнутого уравнения, и регрессионные модели на основе искусственных нейронных сетей. Прослежена эволюция подхода от ранних нейросетевых моделей материала до современных физически информированных и термодинамически согласованных архитектур. Проанализированы возможности подхода применительно к сложному, истории-зависимому и термозависимому поведению грунтов, а также его ключевые ограничения: зависимость от объёма и покрытия данных, слабая экстраполяция и риск нарушения физических принципов. Приведено сравнение основных методов по критериям потребности в данных, экстраполяции, физической согласованности и вычислительной стоимости. Намечены перспективы применения к задачам механики мёрзлых грунтов и требования к организации экспериментальной базы.

Данная статья готовится к публикации в №3/2026 научного журнала «ГеоИнфо».


Введение

Определяющее соотношение (модели материала), связывающее напряжения и деформации, является ядром любого расчёта в механике грунтов и фундаментом численного моделирования геотехнических задач. Традиционный, знание-ориентированный (knowledge-driven) путь построения такого соотношения состоит в том, что исследователь заранее постулирует функциональную форму – поверхность текучести, закон течения, закон упрочнения – и затем калибрует входящие в неё параметры по эксперименту. Несмотря на успехи этого подхода, его дальнейшее развитие сдерживается двумя обстоятельствами: ограниченной переносимостью моделей на новые типы грунтов и траектории нагружения и неуклонным ростом сложности формулировок, влекущим увеличение числа параметров, трудности калибровки и проблемы сходимости [1]. Поведение грунта существенно нелинейно, зависит от истории и траектории нагружения, а для мёрзлого грунта дополнительно от температуры, скорости деформации и доли незамёрзшей воды, и ни одна замкнутая модель не охватывает всё многообразие режимов целиком.

Развитие экспериментальной измерительной техники и высокоточного численного моделирования сделало доступными большие массивы данных о поведении грунтов, что породило альтернативную, data-driven (управляемую данными) парадигму, в которой связь между входными и выходными величинами восстанавливается непосредственно из наблюдений, а не постулируется заранее [2]. За последнее десятилетие это направление оформилось в самостоятельную область вычислительной механики со своей систематикой методов [3]. Настоящая работа представляет обзор направления применительно к определяющему моделированию грунтов: прослеживается эволюция подхода, систематизируются его методологические разновидности, анализируются возможности и ограничения, приводится сравнение методов и намечаются перспективы применения, в том числе к задачам механики мёрзлых грунтов.

1 Истоки и эволюция подхода

Идея описывать поведение материала непосредственно по данным восходит к началу 1990-х годов, когда были предложены первые нейросетевые модели материала, обучаемые на экспериментальных кривых напряжение – деформация [4]. На том этапе подход носил преимущественно демонстрационный характер из-за ограниченных вычислительных возможностей и малых объёмов данных. Качественный сдвиг произошёл в середине 2010-х годов, когда, с одной стороны, была сформулирована model-free вычислительная механика, полностью отказавшаяся от понятия определяющего уравнения [2], а с другой – резко возросли доступность данных и мощность алгоритмов глубокого обучения, что сделало возможным воспроизведение путь-зависимого поведения рекуррентными сетями [5]. К началу 2020-х годов оформились обзоры, систематизирующие методы по способу обучения, интерпретируемости и типу требуемых данных [1, 3].

2 Методологические разновидности

2.1 Model-free вычислительная механика

В model-free (свободной от модели) постановке, предложенной Кирхдёрфером и Ортисом [2], определяющее уравнение не вводится вовсе: материальное состояние трактуется как точка в фазовом пространстве пар «деформация – напряжение», а решение краевой задачи на каждом шаге проектируется на ближайшее к нему состояние из заданного набора экспериментальных данных при соблюдении уравнений совместности и равновесия. Метод получил строгое вариационное обоснование с условиями существования решений и сходимости при измельчении набора данных [6], был распространён на динамические задачи [7] и на истории-зависимое неупругое поведение посредством включения в набор данных локальных историй деформирования [8]. Поскольку физическая корректность в этой постановке наследуется исключительно из данных, развиты варианты, явно встраивающие термодинамические ограничения в процедуру обработки данных через формализм GENERIC [9], а также подходы на основе обучения многообразия (manifold learning), восстанавливающие определяющее многообразие из ограниченного числа сложных опытов [10].

2.2 Регрессионные нейросетевые модели

Второе направление обучает аппроксиматор отображения «история нагружения – отклик» и встраивает его в численную схему как суррогат определяющего соотношения. Показано, что рекуррентные нейронные сети воспроизводят путь-зависимую пластичность [5], а для грунтов наилучшие результаты дают сети с долгой краткосрочной памятью (LSTM) и их разновидности [1]. В отличие от model-free подхода, здесь данные после обучения в расчёте более не используются, а их роль играют веса обученной сети, не имеющие прямого физического смысла; для повышения практической применимости предложены модели с явными формулировками, допускающими интерпретацию [11].

3 Применение в механике грунтов

Обзорные работы фиксируют быстрый рост числа исследований по применению машинного обучения к определяющему моделированию грунтов [1]. Систематизированы типы алгоритмов, источники данных, стратегии обучения и способы оценки обобщающей способности; отмечается, что нейросетевые модели успешно описывают поведение при простых траекториях нагружения, но их применение к сложным траекториям пока ограничено [1]. Для работы при разреженных данных предложены интерпретируемые data-driven модели [12].

Самостоятельную линию образует сочетание подхода с многомасштабным моделированием, когда материальные данные нижнего масштаба порождаются дискретно-элементными расчётами представительного объёма, а на макроуровне используется либо model-free решатель, либо обученная сеть. В model-free постановке такой подход применён к прогнозу поведения песка, зависимого от истории нагружения материала с акцентом на параметризацию истории и оптимальную выборку пространства состояний [13]. В нейросетевой постановке развиты микромеханически-информированные схемы, связывающие внешние и внутренние микроструктурные переменные [14], и активно-обучаемые (deep active learning) схемы, сокращающие требуемый объём данных и выявляющие ненадёжные прогнозы [15].

4 Ограничения подхода и способы их преодоления

Принципиальное ограничение data-driven подхода – зависимость качества от данных и слабая способность к экстраполяции. Прогноз надёжен лишь в пределах области, представленной данными; за её границами model-free решатель проектирует решение на удалённую точку без предупреждающего признака [2], а нейросетевая модель выдаёт значения, способные нарушать базовые физические принципы – термодинамическую допустимость, объективность отклика относительно поворота системы отсчёта, симметрию определяющих тензоров [3]. К этому добавляются потребность в больших объёмах качественных данных с малым уровнем шума и характер «чёрного ящика» нейросетевых моделей, затрудняющий интерпретацию [1].

Для смягчения этих ограничений развиваются несколько направлений. Первое – физически информированные нейронные сети (PINN), в которых управляющие уравнения и физические ограничения вводятся в функцию потерь при обучении [16]; обзор применения таких моделей к определяющему моделированию грунтов показывает их способность работать в краевых задачах при сокращённом объёме данных [17]. Второе – термодинамически согласованные архитектуры, в которых законы термодинамики встроены в структуру сети по построению: термодинамически обоснованные нейронные сети (TANN) вычисляют напряжения и внутренние переменные через производные свободной энергии и скорости диссипации, гарантируя физическую допустимость отклика [18], а обучение в норме Соболева обеспечивает согласованность производных и интерпретируемость модели упругопластичности [19]. Третье – автоматическое обнаружение интерпретируемых определяющих законов из данных при минимуме априорных предположений [20]. Для model-free направления аналогичную роль играет адаптивная, ориентированная на цель выборка пространства состояний и сгущение данных в посещаемой решением области, обеспечивающее сходимость [6, 13].

5 Сравнительный анализ методов

В таблице сведены основные группы data-driven методов и их характеристики по четырём практически значимым критериям. Сопоставление показывает, что ни один из методов не доминирует одновременно по всем критериям: model-free решатели не требуют обучения и прозрачны по происхождению данных, но критичны к покрытию фазового пространства; чисто нейросетевые модели гибки, но требовательны к данным и непрозрачны; физически информированные и термодинамически согласованные архитектуры улучшают экстраполяцию и физическую корректность ценой усложнения и роста вычислительных затрат.

Таблица 1. Сравнение основных групп data-driven методов определяющего моделирования

6 Перспективы применения к механике мёрзлых грунтов

Мёрзлый грунт представляет собой особенно сложный объект для определяющего моделирования: его отклик термо-гидро-механически связан, существенно зависит от перехода через 0 °C и от давления незамёрзшей поровой воды. Именно для таких объектов data-driven подход потенциально наиболее ценен, поскольку позволяет обойти необходимость явной формулировки замкнутого соотношения, охватывающего весь диапазон режимов от ударного до длительного квазистатического нагружения. Вместе с тем перенос подхода на мёрзлый грунт обостряет проблему данных: при добавлении температуры и порового давления как самостоятельных осей фазовое пространство становится по меньшей мере шестимерным, и требуемый объём данных при равномерном покрытии растёт степенным образом с числом осей.

Эта особенность предъявляет повышенные требования к организации экспериментальной базы. Во-первых, к покрытию: необходима фиксация совместных, а не только маргинальных комбинаций «температура – поровое давление – путь напряжений», включая ветви разгрузки и повторного нагружения, поскольку для истории-зависимого материала история представлена самим набором достижимых состояний [8]. Во-вторых, к протоколам измерений: метод оперирует парами «деформация – напряжение» как равноправными координатами, что требует синхронной регистрации всех величин и метрологически согласованной неопределённости по обеим координатам, а для мёрзлого грунта – корректного измерения порового давления незамёрзшей воды независимыми каналами и многоточечной регистрации температуры. В-третьих, к объёму: целесообразно сгущать данные в зонах сильной нелинейности – вблизи перехода через 0 °C и границы текучести – и обеспечивать заведомый избыток точек с последующим анализом сходимости по плотности базы [13].

С учётом сказанного наиболее перспективными для механики мёрзлых грунтов представляются гибридные постановки, сочетающие физическую полноту термо-гидро-механического описания с обучаемостью на данных: термодинамически согласованные нейросетевые модели [18, 19] и физически информированные схемы [16, 17], а также model-free решатели с адаптивной выборкой [13], дополненные эталонными экспериментальными данными требуемого качества [21]. Реализация этого потенциала определяется не столько алгоритмической стороной, сколько накоплением достаточной и верифицированной экспериментальной основы.

7 Практический разбор применения model-free DDCM на модельном примере

Для иллюстрации практической стороны метода рассмотрим его работу на модельном (синтетическом) примере. Все приведённые ниже данные и графики носят демонстрационный характер: они получены не из натурного эксперимента, а из заранее заданной модельной зависимости с добавлением случайного шума и служат лишь для пояснения вычислительной процедуры, а не для характеристики конкретного грунта.

7.1 Постановка и вычислительная процедура

Материальное состояние представляется точкой z = (ε, σ) в фазовом пространстве пар «деформация – напряжение». Эксперимент задаёт конечный набор таких состояний D = {zi= (εi, σi), i = 1, …, N}. Расстояние между двумя состояниями измеряется энергетической нормой

d(z, z′) = [C (ε − ε′)2 + C−1 (σ − σ′)2 ]1/2, (1)

где C – положительно определённый параметр нормировки (для одномерного случая – модуль с размерностью жёсткости), уравнивающий вклад деформационной и напряжённой координат. Решение краевой задачи отыскивается как состояние, одновременно удовлетворяющее уравнениям совместности и равновесия и минимально удалённое от набора данных. В дискретной постановке это приводит к попеременной минимизации: для текущего механического состояния находится ближайшая точка набора

z* = arg min d(z, zi), zi ∈ D, (2)

после чего поле напряжений и деформаций пересчитывается из условий равновесия и совместности, и процедура повторяется до сходимости. Качество решения характеризуется суммарной энергетической невязкой

F = Σewed2(ze, ze*), (3)

где суммирование ведётся по точкам интегрирования e с весами we. Невязка F служит индикатором того, насколько плотно набор данных покрывает посещаемую решением область фазового пространства.

7.2 Геометрическая интерпретация проекции

На рисунке 1 показана суть операции проектирования. Модельное определяющее многообразие (сплошная линия) задаёт «истинную» зависимость напряжения от деформации; набор данных представлен дискретными точками вдоль него с разбросом, имитирующим погрешность измерения. Произвольному механическому состоянию z, полученному из условий равновесия и совместности, алгоритм сопоставляет ближайшую в энергетической норме точку набора z*. Именно эта операция заменяет вычисление напряжения по замкнутому определяющему уравнению.

Рис. 1. Фазовое пространство «деформация – напряжение» и операция проекции состояния на ближайшую точку набора данных (модельный пример)

7.3 Влияние объёма набора данных

Поскольку метод не аппроксимирует данные, а проектируется на них, точность решения напрямую определяется плотностью набора. На рисунке 2 в двойном логарифмическом масштабе показана зависимость энергетической невязки от объёма набора N. При квазиравномерном покрытии невязка убывает приблизительно как N−1/2 (штриховая опорная линия), выходя на плато, определяемое уровнем шума в данных. Это согласуется с теоретическим результатом о сходимости решения при последовательном измельчении набора в посещаемой области фазового пространства.

Рис. 2. Сходимость энергетической невязки по объёму набора данных (модельный пример, двойной логарифмический масштаб)

7.4 Восстановление отклика и роль покрытия

На рисунке 3 сопоставлены эталонный модельный отклик и результаты model-free восстановления при разреженном (N = 12) и плотном (N = 120) наборах. Ступенчатый характер восстановленной зависимости отражает дискретную природу набора: между соседними точками отклик постоянен. При разреженном наборе ступени крупные и восстановление грубое, тогда как при плотном наборе кривая практически воспроизводит эталон. Существенно, что за пределами области, покрытой данными, метод не даёт осмысленного прогноза вовсе, что наглядно подтверждает сформулированное в разделе 6 требование к покрытию фазового пространства.

Рис. 3. Восстановление отклика «деформация – напряжение» методом DDCM при разной плотности набора данных в сопоставлении с эталоном (модельный пример)

7.5 Выводы по разбору

Рассмотренный модельный пример демонстрирует три практически значимых свойства метода. Во-первых, расчёт сводится к повторяющейся операции поиска ближайшей точки набора, что исключает калибровку параметров определяющего уравнения. Во-вторых, точность контролируемо повышается с ростом плотности набора, но ограничена снизу уровнем экспериментального шума. В-третьих, метод принципиально неприменим вне области, покрытой данными, что переносит центр тяжести инженерной работы с подбора модели на организацию представительной экспериментальной базы. Для мёрзлого грунта, где фазовое пространство дополняется температурой и поровым давлением, эти свойства усиливаются и требуют особого внимания к совместному покрытию координат и к качеству измерений [13, 21].

7.6 Шестимерное фазовое пространство для мёрзлого грунта

Для термо-гидро-механического описания мёрзлого грунта механическое подпространство дополняется термогидравлическими осями, и фазовое пространство, в котором ведётся поиск ближайшей точки базы, приобретает порядка шести независимых координат:

z = (εv, εq, p′, q, T, u), (4)

где εv и εq – объёмная и девиаторная деформации, p′ и q – среднее эффективное и девиаторное напряжения, T – температура, u – давление поровой незамёрзшей воды. Степень содержания незамёрзшей воды Sw не вводится самостоятельной осью, поскольку связана с температурой определяющим соотношением кривой незамёрзшей воды; в настоящем модельном примере принята иллюстративная зависимость

Sw(T) = 1 при T ≥ 0; Sw(T) = exp(T / T0) при T < 0, (5)

с параметром T0 ≈ 1,2 °C. Энергетическая норма (1) обобщается на шесть координат суммированием по всем осям с индивидуальными положительно определёнными параметрами нормировки, уравнивающими разнородные по размерности величины (деформации, напряжения, температуру и давление). Выбор этих параметров – методическое решение, фиксируемое в методике расчёта.

Поскольку шестимерное пространство нельзя отобразить непосредственно, его представляют набором двумерных проекций. На рисунке 4 показаны четыре характерные проекции модельной базы данных: девиаторная плоскость (εq, q),

плоскость напряжений (p′, q), плоскость деформаций (εv, εq) и термогидравлическая плоскость (T, u). Цветом закодирована доля незамёрзшей воды Sw. Запросному состоянию z, полученному из условий равновесия и совместности, во всех проекциях соответствует одна и та же ближайшая в энергетической норме точка базы z*; стрелка показывает операцию проекции. Видно, что разные температурные «слои» базы образуют семейство кривых нагружения, расслоённое по Sw, и что прочность модельного материала возрастает с понижением температуры (ростом доли льда).

Рис. 4. Проекции модельного шестимерного фазового пространства (εv, εq, p′, q, T, u) на четыре координатные плоскости; цвет – доля незамёрзшей воды Sw, стрелка – операция проекции состояния z на ближайшую точку базы z* (модельный пример)

На рисунке 5 слева приведена принятая в примере зависимость доли незамёрзшей воды от температуры, иллюстрирующая, что Sw является не независимой осью, а функцией T; справа – точки базы, упорядоченные по энергетическому расстоянию до запросного состояния, что наглядно показывает работу процедуры поиска ближайшей точки в шестимерном пространстве.

Рис. 5. Слева: модельная связь доли незамёрзшей воды с температурой Sw(T) как зависимой величины; справа: ранжирование точек базы по энергетическому расстоянию до запросного состояния (модельный пример)

Таблица 2. Координаты запросного состояния и найденной ближайшей точки базы в шестимерном фазовом пространстве (модельный пример)

Числовое сопоставление (см. табл. 2) подтверждает, что в области, плотно покрытой данными, найденная точка z* близка к запросному состоянию одновременно по всем шести координатам, а энергетическое расстояние составляет около 0,07 в нормированных единицах. При разрежении базы вблизи запроса – например, при недостатке испытаний в соответствующем температурном диапазоне – ближайшая точка оказывается удалённой по температурной и девиаторной осям, что воспроизводит сформулированное в разделе 6 требование к совместному покрытию координат расширенного фазового пространства.

Заключение

Data-driven подход к определяющему моделированию грунтов прошёл путь от ранних нейросетевых моделей материала до зрелой области вычислительной механики, представленной двумя направлениями – model-free вычислительной механикой и регрессионными нейросетевыми моделями. Каждое позволяет описывать сложное, истории-зависимое и термозависимое поведение без постулирования замкнутого уравнения. Сравнительный анализ показывает отсутствие универсально доминирующего метода: выбор определяется балансом между потребностью в данных, способностью к экстраполяции, физической согласованностью и вычислительной стоимостью. Основные ограничения подхода – зависимость от объёма и покрытия данных, слабая экстраполяция и риск нарушения физических принципов – преодолеваются физически информированными и термодинамически согласованными архитектурами, адаптивной выборкой пространства состояний и многомасштабными схемами. Применительно к механике мёрзлых грунтов подход обладает значительным потенциалом, реализация которого требует прежде всего формирования качественной экспериментальной базы с контролируемыми термогидравлическими условиями и метрологически согласованными протоколами измерений.

Список литературы
  1. Zhang P., Yin Z.-Y., Jin Y.-F. State-of-the-art review of machine learning applications in constitutive modeling of soils // Archives of Computational Methods in Engineering. – 2021. – Vol. 28, № 5. – P. 3661–3686. DOI: 10.1007/s11831-020-09524-z.
  2. Kirchdoerfer T., Ortiz M. Data-driven computational mechanics // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2016. – Vol. 304. – P. 81–101. DOI: 10.1016/j.cma.2016.02.001.
  3. Fuhg J.N., Anantha Padmanabha G., Bouklas N., Bahmani B., Sun W.C., Vlassis N.N., Flaschel M., Carrara P., De Lorenzis L. A review on data-driven constitutive laws for solids // Archives of Computational Methods in Engineering. – 20245. – Vol. 32 – P. 1841–1883. DOI: 10.1007/s11831-024-10196-2.
  4. Ghaboussi J., Garrett J.H., Wu X. Knowledge-based modeling of material behavior with neural networks // Journal of Engineering Mechanics. – 1991. – Vol. 117, № 1. – P. 132–153. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1991)117:1(132).
  5. Mozaffar M., Bostanabad R., Chen W., Ehmann K., Cao J., Bessa M.A. Deep learning predicts path-dependent plasticity // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2019. – Vol. 116, № 52. – P. 26414–26420. DOI: 10.1073/pnas.1911815116.
  6. Conti S., Müller S., Ortiz M. Data-driven problems in elasticity // Archive for Rational Mechanics and Analysis. – 2018. – Vol. 229, № 1. – P. 79–123. DOI: 10.1007/s00205-017-1214-0.
  7. Kirchdoerfer T., Ortiz M. Data-driven computing in dynamics // International Journal for Numerical Methods in Engineering. – 2018. – Vol. 113, № 11. – P. 1697–1710. DOI: 10.1002/nme.5716.
  8. Eggersmann R., Kirchdoerfer T., Reese S., Stainier L., Ortiz M. Model-free data-driven inelasticity // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2019. – Vol. 350. – P. 81–99. DOI: 10.1016/j.cma.2019.02.016.
  9. González D., Chinesta F., Cueto E. Thermodynamically consistent data-driven computational mechanics // Continuum Mechanics and Thermodynamics. – 2018. – P. 1–15. DOI: 10.1007/s00161-018-0677-z.
  10. Ibañez R., Abisset-Chavanne E., Aguado J.V., González D., Cueto E., Chinesta F. A manifold learning approach to data-driven computational elasticity and inelasticity // Archives of Computational Methods in Engineering. – 2018. – Vol. 25, № 1. – P. 47–57. DOI: 10.1007/s11831-016-9197-9.
  11. Zhang P., Yin Z.-Y., Jin Y.-F., Liu X.-F. Modelling the mechanical behaviour of soils using machine learning algorithms with explicit formulations // Acta Geotechnica. – 2021. – Vol. 17, № 4. – P. 1403–1422. DOI: 10.1007/s11440-021-01170-4.
  12. Zhang P., Yin Z.-Y., Sheil B. Interpretable data-driven constitutive modelling of soils with sparse data // Computers and Geotechnics. – 2023. – Vol. 160. – Art. 105511. DOI: 10.1016/j.compgeo.2023.105511.
  13. Karapiperis K., Stainier L., Ortiz M., Andrade J.E. Data-driven multiscale modeling in mechanics // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2020. – Vol. 147. – Art. 104239. DOI: 10.1016/j.jmps.2020.104239.
  14. Qu T., Di S., Feng Y.T., Wang M., Zhao T. Towards data-driven constitutive modelling for granular materials via micromechanics-informed deep learning // International Journal of Plasticity. – 2021. – Vol. 144. – Art. 103046. DOI: 10.1016/j.ijplas.2021.103046.
  15. Qu T., Guan S., Feng Y.T., Ma G., Zhou W., Zhao J. Deep active learning for constitutive modelling of granular materials: from representative volume elements to implicit finite element modelling // International Journal of Plasticity. – 2023. – Vol. 164. – Art. 103576. DOI: 10.1016/j.ijplas.2023.103576.
  16. Raissi M., Perdikaris P., Karniadakis G.E. Physics-informed neural networks: a deep learning framework for solving forward and inverse problems involving nonlinear partial differential equations // Journal of Computational Physics. – 2019. – Vol. 378. – P. 686–707. DOI: 10.1016/j.jcp.2018.10.045.
  17. Li X.-K., Li X., Zhang N., Wang M., Zheng S.-F., Huang K.-C., Guo H.-W. Physics-informed neural networks in constitutive modeling of soils: a review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. – 2026. – (статья в печати). DOI: 10.1016/j.jrmge.2026.01.017.
  18. Masi F., Stefanou I., Vannucci P., Maffi-Berthier V. Thermodynamics-based artificial neural networks for constitutive modeling // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2021. – Vol. 147. – Art. 104277. DOI: 10.1016/j.jmps.2020.104277.
  19. Vlassis N.N., Sun W.C. Sobolev training of thermodynamic-informed neural networks for interpretable elasto-plasticity models with level set hardening // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2021. – Vol. 377,  – Art. 113695. DOI: 10.1016/j.cma.2021.113695.
  20. Flaschel M., Kumar S., De Lorenzis L. Unsupervised discovery of interpretable hyperelastic constitutive laws // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2021. – Vol. 381. – Art. 113852. DOI: 10.1016/j.cma.2021.113852.
14 Июля 2026
Комментарии
Читайте также
Прогнозирование деградации многолетней мерзлоты на основе машинного обучения и его значение для геотехнических сооружений: комплексный обзор
Применение искусственного интеллекта в геотехнике: методы, направления и ограничения внедрения в инженерно-геологических и геотехнических изысканиях
Автоматизированный анализ поверхностных карстопроявлений, повышающий эффективность оценки карстовой опасности на участках вдоль трасс проектируемых линейных сооружений
Стрелка вверхнаверх
Удалить пост?
Пост будет удален полностью и его нельзя будет востановить
Закрыть
Ссылка скопирована Закрыть
Главная страница
Главная
Новости
Новости
Дента
Лента
Меню
Ещё
  • Поделиться
Поделиться
  • Скопировать ссылку