Article (Périodiques scientifiques)
Probabilistic Deep Learning for Real-Time Large Deformation Simulations
DESHPANDE, Saurabh; LENGIEWICZ, Jakub; BORDAS, Stéphane
2022In Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 398 (0045-7825), p. 115307
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Mots-clés :
Bayesian deep learning; Real time simulations; finite element method; Large deformations; Convolutional neural network
Résumé :
[en] For many novel applications, such as patient-specific computer-aided surgery, conventional solution techniques of the underlying nonlinear problems are usually computationally too expensive and are lacking information about how certain can we be about their predictions. In the present work, we propose a highly efficient deep-learning surrogate framework that is able to accurately predict the response of bodies undergoing large deformations in real-time. The surrogate model has a convolutional neural network architecture, called U-Net, which is trained with force–displacement data obtained with the finite element method. We propose deterministic and probabilistic versions of the framework. The probabilistic framework utilizes the Variational Bayes Inference approach and is able to capture all the uncertainties present in the data as well as in the deep-learning model. Based on several benchmark examples, we show the predictive capabilities of the framework and discuss its possible limitations.
Disciplines :
Sciences informatiques
Auteur, co-auteur :
DESHPANDE, Saurabh  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE)
LENGIEWICZ, Jakub ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE)
BORDAS, Stéphane ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE)
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Probabilistic Deep Learning for Real-Time Large Deformation Simulations
Date de publication/diffusion :
01 août 2022
Titre du périodique :
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
ISSN :
0045-7825
eISSN :
1879-2138
Maison d'édition :
Elsevier, Amsterdam, Pays-Bas
Volume/Tome :
398
Fascicule/Saison :
0045-7825
Pagination :
115307
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Projet européen :
H2020 - 764644 - RAINBOW - Rapid Biomechanics Simulation for Personalized Clinical Design
Organisme subsidiant :
CE - Commission Européenne
European Union
Disponible sur ORBilu :
depuis le 15 août 2022

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