Article (Périodiques scientifiques)
Poroelastic model parameter identification using artificial neural networks: on the effects of heterogeneous porosity and solid matrix Poisson ratio
DEHGHANI, Hamidreza; ZILIAN, Andreas
2020In Computational Mechanics, 66, p. 625-649
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Mots-clés :
Artificial neural network; Multiscale and multiphysics problems; Poroelastic media; Material characterisation; Data-driven computational mechanics
Résumé :
[en] Predictive analysis of poroelastic materials typically require expensive and time-consuming multiscale and multiphysics approaches, which demand either several simplifications or costly experimental tests for model parameter identification. This problem motivates us to develop a more efficient approach to address complex problems with an acceptable computational cost. In particular, we employ artificial neural network (ANN) for reliable and fast computation of poroelastic model parameters. Based on the strong-form governing equations for the poroelastic problem derived from asymptotic homogenisation, the weighted residuals formulation of the cell problem is obtained. Approximate solution of the resulting linear variational boundary value problem is achieved by means of the finite element method. The advantages and downsides of macroscale properties identification via asymptotic homogenisation and the application of ANN to overcome parameter characterisation challenges caused by the costly solution of cell problems are presented. Numerical examples, in this study, include spatially dependent porosity and solid matrix Poisson ratio for a generic model problem, application in tumour modelling, and utilisation in soil mechanics context which demonstrate the feasibility of the presented framework.
Centre de recherche :
University of Luxembourg: Institute of Computational Engineering and Sciences
Disciplines :
Ingénierie civile
Sciences informatiques
Géologie, ingénierie du pétrole & des mines
Ingénierie mécanique
Ingénierie, informatique & technologie: Multidisciplinaire, généralités & autres
Auteur, co-auteur :
DEHGHANI, Hamidreza ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE)
ZILIAN, Andreas  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE)
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Poroelastic model parameter identification using artificial neural networks: on the effects of heterogeneous porosity and solid matrix Poisson ratio
Date de publication/diffusion :
septembre 2020
Titre du périodique :
Computational Mechanics
ISSN :
0178-7675
eISSN :
1432-0924
Maison d'édition :
Springer, New York, Allemagne
Volume/Tome :
66
Pagination :
625-649
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Computational Sciences
Physics and Materials Science
Projet FnR :
FNR12252781 - Data-driven Computational Modelling And Applications, 2017 (01/09/2018-28/02/2025) - Andreas Zilian
Organisme subsidiant :
Fonds National de la Recherche - FnR (PRIDE17/12252781)
Luxembourg Ministry of Economy (FEDER 2018-04-024)
Disponible sur ORBilu :
depuis le 29 décembre 2020

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