晶体塑性有限元模型的校准与基于代理模型的敏感性分析
材料科学
2023-12-20 v1
摘要
晶体塑性模型是预测多晶材料变形行为的强大工具，它考虑了潜在的晶粒形态和织构。这些模型通常具有大量参数，需要理解这些参数才能有效地校准和应用模型。本研究提出了一个结构化的全局敏感性分析框架，利用 Sobol 指数分析晶体塑性参数对模型输出的影响。由于在有限元框架内多次评估晶体塑性模型的计算成本较高，因此构建了一个高斯过程回归代理模型并用于进行敏感性分析。敏感性分析中得到的有影响力的参数被用于校准，采用了局部 Nelder-Mead 和全局差分进化优化算法。结果表明，基于代理模型的全局敏感性分析能够有效地识别有影响力的晶体塑性参数和参数组合。在缩减参数集后，多次运行的 Nelder-Mead 算法和差分进化算法均能找到最优参数集，使得模拟拉伸曲线与实验数据紧密校准。然而，由于校准目标函数中存在局部极小值，只有差分进化算法能够可靠地找到全局最优解。
引用
@article{arxiv.2312.12024,
title = {Calibration and surrogate model-based sensitivity analysis of crystal plasticity finite element models},
author = {Hugh Dorward and David M. Knowles and Eralp Demir and Mahmoud Mostafavi and Matthew J. Peel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12024},
year = {2023}
}