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专利号: 2024103302948
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工程试验与数值模拟的数据交互方法,其特征在于,包括:基于实验复杂度、实验数据精度要求、实验环境建立分级标准,根据实验对象搭建对应等级的物理工程模型,并选取对应物理工程模型的数值模拟软件;

划分物理工程模型与数值模拟软件数据交互的层级,确定物理工程模型与数值模拟软件各层级对应的交互节点;

通过采集物理工程模型中实验对象的相关数据,同步至数值模拟软件中构建实验对象的动态本构模型,并建立深度学习模型对动态本构模型进行优化,导出最优动态本构模型;

所述深度学习模型采用Faster R‑CNN模型;

在深度学习模型对动态本构模型进行优化过程中,构建深度学习框架TensorFlow进行分布式训练,其具体方法为:准备预训练好的深度学习模型,在深度学习框架TensorFlow中进行加载;

设定分布式训练的集群配置,包括设定主节点和工作节点的信息、通讯协议和端口;

根据分布式训练的集群配置选择分布式训练策略;

准备用于训练的数据集,采用数据并行策略对深度学习模型进行分布式训练;

采集训练过程中模型的准确率和损失值,对深度学习模型进行评估,得到训练好的深度学习模型;

将最优动态本构模型应用到物理工程模型试验与数值模拟软件模拟中,并确定实验步长与实验时间,同时进行物理工程模型试验和数值模拟软件模拟;

分别采集物理工程模型与数值模拟软件各层级交互节点的工程试验数据与数值模拟数据,将物理工程模型的工程试验数据输入至数值模拟软件对应交互节点上,同时物理工程模型接收数值模拟软件对应交互节点输出的数值模拟数据,实时同步进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的数据交互方法,其特征在于,所述通过采集物理工程模型中实验对象的相关数据还包括采集物理工程模型中实验对象的界面荷载、应力、应变和位移数据,经预处理后制作样本数据集,通过样本数据集对深度学习模型进行训练。

3.根据权利要求2所述的数据交互方法,其特征在于,所述建立深度学习模型对动态本构模型进行优化的具体操作为:划分样本数据集进行深度学习模型训练;

对已训练的深度学习模型进行测试和评估;

基于深度学习模型的评估结果,对动态本构模型进行参数优化;

基于样本数据集划分的验证集对优化后的动态本构模型进行验证。

4.根据权利要求1所述的数据交互方法,其特征在于,所述数据交互还包括基于实验步长和实验时间,或根据实验对象动态本构模型破坏,停止数据交互终止实验,判断实验步长与实验时间是否达到确定值,若是,则停止数据交互终止实验;若否,则判断动态本构模型是否破坏,若是,则停止数据交互终止实验;若否则继续执行数据交互。

5.根据权利要求2所述的数据交互方法,其特征在于,所述预处理的具体操作为:进行数据清洗:处理数据的缺失值和异常值,以消除噪音和异常值,确保数据的完整性和可靠性;

进行数据标注:对清洗后的数据进行处理,提取数据的关键特征并进行标注;

进行数据分割:根据预设比例将数据划分为训练数据和测试数据。

6.一种工程试验与数值模拟的数据交互系统,其特征在于,包括:初始模块,基于实验复杂度、实验数据精度要求、实验环境建立分级标准,根据实验对象搭建对应等级的物理工程模型,并选取对应物理工程模型的数值模拟软件;

节点确定模块,划分物理工程模型与数值模拟软件数据交互的层级,确定物理工程模型与数值模拟软件各层级对应的交互节点;

模型构建模块,通过采集物理工程模型中实验对象的相关数据,同步至数值模拟软件中构建实验对象的动态本构模型,并建立深度学习模型对动态本构模型进行优化,导出最优动态本构模型;所述深度学习模型采用Faster R‑CNN模型;

在深度学习模型对动态本构模型进行优化过程中,构建深度学习框架TensorFlow进行分布式训练,其具体为:准备预训练好的深度学习模型,在深度学习框架TensorFlow中进行加载;

设定分布式训练的集群配置,包括设定主节点和工作节点的信息、通讯协议和端口;

根据分布式训练的集群配置选择分布式训练策略;

准备用于训练的数据集,采用数据并行策略对深度学习模型进行分布式训练;

采集训练过程中模型的准确率和损失值,对深度学习模型进行评估,得到训练好的深度学习模型;

试验模拟模块,将最优动态本构模型应用到物理工程模型试验与数值模拟软件模拟中,并确定实验步长与实验时间,同时进行物理工程模型试验和数值模拟软件模拟;

交互模块,分别采集物理工程模型与数值模拟软件各层级交互节点的工程试验数据与数值模拟数据,将物理工程模型的工程试验数据输入至数值模拟软件对应交互节点上,同时物理工程模型接收数值模拟软件对应交互节点输出的数值模拟数据,实时同步进行数据交互。

7.一种工程试验与数值模拟的数据交互设备,其特征在于,包括处理器和存储器,其中,所述处理器执行所述存储器中保存的程序数据时实现如所述权利要求1‑5中任一项所述的工程试验与数值模拟的数据交互方法。

8.一种可读存储介质,其特征在于,用于存储控制程序数据,其中,所述控制程序数据被处理器执行时实现如所述权利要求1‑5中任一项所述的工程试验与数值模拟的数据交互方法。