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一类耦合模型双参数反演的正则化PINNs算法
1
作者 周琴 徐定华 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第5期1475-1482,共8页
讨论一类温度场-结晶耦合模型的双参数反问题,提出稳定化数值算法,以识别成核率和生长速率,并验证算法的抗噪性.将耦合模型嵌入深度神经网络的损失函数中,基于最小化损失函数更新神经网络参数,得到正问题的近似解;针对反问题,构造带正... 讨论一类温度场-结晶耦合模型的双参数反问题,提出稳定化数值算法,以识别成核率和生长速率,并验证算法的抗噪性.将耦合模型嵌入深度神经网络的损失函数中,基于最小化损失函数更新神经网络参数,得到正问题的近似解;针对反问题,构造带正则化项的损失函数,提出正则化物理信息神经网络(PINNs)算法.数值结果表明,正则化PINNs算法可有效求解温度场-结晶耦合模型的反问题,且具有抗噪稳定性. 展开更多
关键词 温度场-结晶耦合模型 反问题 正则化pinns算法 成核率-生长速率反演
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基于注意力机制PINNs方法求解圣维南方程
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作者 韩烁 江林峰 杨建斌 《广西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期58-68,共11页
针对物理信息神经网络(PINNs)方法在处理时间依赖性问题上的不足,本文提出一种基于注意力机制的物理信息神经网络(PINNsFormer)模拟洪水动态的方法,将PINNsFormer模型应用于求解圣维南方程。PINNsFormer模型能够有效捕捉时空依赖关系,... 针对物理信息神经网络(PINNs)方法在处理时间依赖性问题上的不足,本文提出一种基于注意力机制的物理信息神经网络(PINNsFormer)模拟洪水动态的方法,将PINNsFormer模型应用于求解圣维南方程。PINNsFormer模型能够有效捕捉时空依赖关系,从而提高求解精度和泛化能力。实验结果表明,此方法在模拟洪水传播和捕捉水面剖面细节方面表现出色。在与PINNs以及处理时间特征的神经网络模型FLS和QRes的对比中,PINNsFormer均具有更高的稳定性和精确性。在水平平面和均匀逆坡上的数值试验中,PINNsFormer方法均实现最低的损失值和测试误差,精度达到10-4量级,准确再现洪水淹没边界的形状。 展开更多
关键词 圣维南方程 pinns TRANSFORMER 注意力机制
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自由流与双重介质流耦合模型的区域分解PINNs方法
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作者 李祎 侯宇森 王鑫宇 《纯粹数学与应用数学》 2025年第3期397-412,共16页
本文使用PINNs(physics-informed neural networks,即物理信息神经网络)方法,代替传统数值方法,求解自由流(Stokes流)与双重介质流(dual-porosity流)的耦合模型问题.首先对两个子问题分别建立神经网络,且对时间区域进行剖分并逐段求解,... 本文使用PINNs(physics-informed neural networks,即物理信息神经网络)方法,代替传统数值方法,求解自由流(Stokes流)与双重介质流(dual-porosity流)的耦合模型问题.首先对两个子问题分别建立神经网络,且对时间区域进行剖分并逐段求解,然后输入随机训练点进行模型训练,并使用D-N(Dirichlet-Neumann)迭代格式进行交界面上的数据交换.最后,通过数值算例,取均匀测试点验证区域分解PINNs方法求解自由流与双重介质流耦合模型的可行性及有效性. 展开更多
关键词 pinns方法 自由流与双重介质流耦合模型 时间空间区域分解 人工神经网络
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基于PINNs方法求解非定常Stokes方程 被引量:2
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作者 李峻屹 《陕西科技大学学报》 北大核心 2021年第3期182-186,共5页
应用传统数值方法求解偏微分方程已有许多研究,例如有限元、有限差分、有限体积等方法.上述方法都需要在求解过程中生成网格对积分或者微分区域进行剖分,这在面对高维问题时,可使得求解难度大幅度增加,尤其是影响求解的效率及计算复杂度... 应用传统数值方法求解偏微分方程已有许多研究,例如有限元、有限差分、有限体积等方法.上述方法都需要在求解过程中生成网格对积分或者微分区域进行剖分,这在面对高维问题时,可使得求解难度大幅度增加,尤其是影响求解的效率及计算复杂度.随着硬件技术、计算机软件的发展,机器学习方法逐渐成为研究偏微分方程的可用工具之一,这主要得益于神经网络的应用.通过物理信息神经网络(Physics Informed Neural Networks,PINN),可以将物理规律的相关先验知识与深度学习相结合,从而对偏微分方程进行求解.使用PINNs求解Stokes问题,通过网络优化了真解与逼近解之间的误差,并给出了数值实验来反映方法的可行性. 展开更多
关键词 偏微分方程 pinns 深度学习 STOKES方程
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PINNs算法及其在岩土工程中的应用研究 被引量:10
5
作者 兰鹏 李海潮 +2 位作者 叶新宇 张升 盛岱超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期586-592,F0002,F0003,共9页
物理信息神经网络(PINNs)算法采用自动微分方法将偏微分方程直接嵌入神经网络中,从而实现对偏微分方程的智能求解,属于一种新型的无网格算法,具有收敛速度快和计算精度高等优点。PINNs不仅能够实现对偏微分方程求解,还能够对偏微分方程... 物理信息神经网络(PINNs)算法采用自动微分方法将偏微分方程直接嵌入神经网络中,从而实现对偏微分方程的智能求解,属于一种新型的无网格算法,具有收敛速度快和计算精度高等优点。PINNs不仅能够实现对偏微分方程求解,还能够对偏微分方程未知参数进行反演,因此对岩土工程复杂问题具有广泛的应用前景。为了验证PINNs算法在岩土工程领域的可行性,对连续排水边界条件下的一维固结理论进行求解和界面参数反演。计算结果表明,PINNs数值结果与解析解具有高度一致性,且界面参数反演结果准确,说明PINNs算法能够为岩土工程相关问题提供新的求解思路。 展开更多
关键词 物理信息神经网络(pinns) 自动微分 无网格算法 参数反演 连续排水边界条件
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Physics-informed neural networks(PINNs)for fluidmechanics:a review 被引量:35
6
作者 Shengze Cai Zhiping Mao +2 位作者 Zhicheng Wang Minglang Yin George Em Karniadakis 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第12期1727-1738,共12页
Despite the significant progress over the last 50 years in simulating flow problems using numerical discretization of the Navier–Stokes equations(NSE),we still cannot incorporate seamlessly noisy data into existing a... Despite the significant progress over the last 50 years in simulating flow problems using numerical discretization of the Navier–Stokes equations(NSE),we still cannot incorporate seamlessly noisy data into existing algorithms,mesh-generation is complex,and we cannot tackle high-dimensional problems governed by parametrized NSE.Moreover,solving inverse flow problems is often prohibitively expensive and requires complex and expensive formulations and new computer codes.Here,we review flow physics-informed learning,integrating seamlessly data and mathematical models,and implement them using physics-informed neural networks(PINNs).We demonstrate the effectiveness of PINNs for inverse problems related to three-dimensional wake flows,supersonic flows,and biomedical flows. 展开更多
关键词 Physics-informed learning pinns Inverse problems Supersonic flows Biomedical flows
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Helmholtz方程反问题的PINNS解法 被引量:1
7
作者 戴卫杰 张文 +1 位作者 徐会林 夏贇 《赣南师范大学学报》 2022年第6期1-7,共7页
文章利用基于机器学习的内嵌物理机理神经网络(PINNs)方法求解Helmholtz方程及其参数识别反问题.针对Helmholtz方程正问题,利用自动微分将Helmholtz方程嵌入进深度神经网络损失函数,通过最小化损失函数来优化深度神经网络,得到求解Helmh... 文章利用基于机器学习的内嵌物理机理神经网络(PINNs)方法求解Helmholtz方程及其参数识别反问题.针对Helmholtz方程正问题,利用自动微分将Helmholtz方程嵌入进深度神经网络损失函数,通过最小化损失函数来优化深度神经网络,得到求解Helmholtz方程算法;针对未知参数p,k^(2)的参数识别反问题,通过附加测量数据,得出了参数p,k^(2)的求解算法;数值算例表明,PINNs方法求解Helmholtz方程及其参数识别反问题的算法是有效的. 展开更多
关键词 HELMHOLTZ方程 pinns 正反问题 参数识别
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基于PINNs的压电半导体梁的非线性多场耦合力学分析
8
作者 肖争光 张春利 陈伟球 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第10期1288-1299,共12页
压电半导体(PS)具有压电性和半导体特性共存耦合的特征,在新型多功能电子/光电子学器件中有广阔应用前景.因此,理论分析压电半导体结构在外载作用下的多场耦合力学响应是十分重要的.然而,描述压电半导体多场耦合力学行为的控制方程中含... 压电半导体(PS)具有压电性和半导体特性共存耦合的特征,在新型多功能电子/光电子学器件中有广阔应用前景.因此,理论分析压电半导体结构在外载作用下的多场耦合力学响应是十分重要的.然而,描述压电半导体多场耦合力学行为的控制方程中含有非线性的电流方程,属于物理非线性;而且很多半导体器件通常工作在大变形模式下,在力学上属于几何非线性问题.物理非线性和几何非线性给问题的求解带来了挑战.该文针对压电半导体梁结构,基于物理信息神经网络(physics informed neural networks,PINNs),构建了能高效求解其非线性多场耦合力学问题的PINNs方法.通过依次删除网络结构中载流子项和压电项,该方法即可退化到压电结构和纯弹性结构的情况.利用所构建的PINNs,分析了压电半导体梁在均布压力下的多场耦合力学响应.数值结果表明:该文所提出的基于PINNs的模型能有效求解压电半导体、压电以及纯弹性结构非线性多场耦合问题,相对而言,其在求解压电和纯弹性结构的力学响应时具有更高的精度. 展开更多
关键词 压电半导体梁 多场耦合 非线性 pinns
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Failure-Informed Adaptive Sampling for PINNs,Part Ⅱ:Combining with Re-sampling and Subset Simulation
9
作者 Zhiwei Gao Tao Tang +1 位作者 Liang Yan Tao Zhou 《Communications on Applied Mathematics and Computation》 EI 2024年第3期1720-1741,共22页
This is the second part of our series works on failure-informed adaptive sampling for physic-informed neural networks(PINNs).In our previous work(SIAM J.Sci.Comput.45:A1971–A1994),we have presented an adaptive sampli... This is the second part of our series works on failure-informed adaptive sampling for physic-informed neural networks(PINNs).In our previous work(SIAM J.Sci.Comput.45:A1971–A1994),we have presented an adaptive sampling framework by using the failure probability as the posterior error indicator,where the truncated Gaussian model has been adopted for estimating the indicator.Here,we present two extensions of that work.The first extension consists in combining with a re-sampling technique,so that the new algorithm can maintain a constant training size.This is achieved through a cosine-annealing,which gradually transforms the sampling of collocation points from uniform to adaptive via the training progress.The second extension is to present the subset simulation(SS)algorithm as the posterior model(instead of the truncated Gaussian model)for estimating the error indicator,which can more effectively estimate the failure probability and generate new effective training points in the failure region.We investigate the performance of the new approach using several challenging problems,and numerical experiments demonstrate a significant improvement over the original algorithm. 展开更多
关键词 Physic-informed neural networks(pinns) Adaptive sampling Failure probability
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Physical-Informed Neural Networks (PINNs) for Solving Shape Optimization Problems
10
作者 Huanyu Li Xiaoyan Li Fangying Song 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第10期3626-3637,共12页
In this paper, we use Physics-Informed Neural Networks (PINNs) to solve shape optimization problems. These problems are based on incompressible Navier-Stokes equations and phase-field equations. The phase-field functi... In this paper, we use Physics-Informed Neural Networks (PINNs) to solve shape optimization problems. These problems are based on incompressible Navier-Stokes equations and phase-field equations. The phase-field function is used to describe the state of the fluids, and the optimal shape optimization is obtained by using the shape sensitivity analysis based on the phase-field function. The sharp interface is also presented by a continuous function between zero and one with a large gradient. To avoid the numerical solutions falling into the trivial solution, the hard boundary condition is implemented for our PINNs’ training. Finally, numerical results are given to prove the feasibility and effectiveness of the proposed numerical method. 展开更多
关键词 pinns PHASE-FIELD Shape Optimization Incompressible Navier-Stokes Equations
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基于硬约束物理信息神经网络的含水层渗透系数场反演
11
作者 舒伟 蒋建国 吴吉春 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期500-510,共11页
近年来,物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)在数值求解偏微分方程和计算流体力学等领域得到了广泛应用,并在地下水模拟中展现出初步的应用潜力。现有研究中,PINNs对地下水模型边界条件的处理通常采用软约束算法... 近年来,物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)在数值求解偏微分方程和计算流体力学等领域得到了广泛应用,并在地下水模拟中展现出初步的应用潜力。现有研究中,PINNs对地下水模型边界条件的处理通常采用软约束算法,通过边界条件误差最小化来近似满足物理约束。然而,能够进一步提升求解精度和稳定性的硬约束算法在该领域的应用仍较为有限。为此,本文引入PINNs硬约束方法,提出了一种同时考虑定水头边界和隔水边界条件的PINNs硬约束算法,并以二维承压含水层的渗透系数场反演为例,对比分析了硬约束PINNs相较于软约束PINNs在提高渗透系数场反演精度方面的优势。结果表明,所提出的硬约束PINNs方法的反演平均相对误差相比软约束PINNs降低了75%,且相较于仅考虑定水头边界的硬约束PINNs反演平均相对误差减少了60%。此外,该方法能够有效减少训练所需样本数量和超参数数量,降低人为因素对模型训练的影响,提升了训练效率。因此,该硬约束PINNs方法在含水层渗透系数场反演中展现出良好的精度与效率,具有良好的推广应用前景。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 硬约束pinns 渗透系数场反演 地下水建模 承压含水层
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基于PINNs的欧拉梁数字孪生模型构建
12
作者 吴腾 刘金杰 《数字制造科学》 2024年第4期305-309,共5页
针对目前数字孪生模型中人工智能算法大多以纯数据驱动的问题,采用了一种能够融合物理机理的物理信息神经网络(PINNs)算法,应用于欧拉梁的数字孪生模型构建。并以欧拉梁简支变力条件作为算例,结果表明孪生模型的求解结果与解析解的L2相... 针对目前数字孪生模型中人工智能算法大多以纯数据驱动的问题,采用了一种能够融合物理机理的物理信息神经网络(PINNs)算法,应用于欧拉梁的数字孪生模型构建。并以欧拉梁简支变力条件作为算例,结果表明孪生模型的求解结果与解析解的L2相对误差在4%以内,能够为分析决策提供一定的精度;最后基于Python开发了欧拉梁的可视化界面。为探索机械零部件的数字孪生及复杂装备的数字孪生技术路线提供参考价值。 展开更多
关键词 pinns 欧拉梁 数字孪生 模型构建
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压水堆棒束多通道流场稀疏数据深度学习求解技术研究 被引量:1
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作者 钱浩 陈广亮 +4 位作者 刘东 于洋 姜宏伟 殷新立 杨玉诚 《核动力工程》 北大核心 2025年第2期81-89,共9页
反应堆堆芯典型工况雷诺数高达10^(5),冷却剂流动具有显著的非线性,实际流动边界及状态与理想流动方程存在一定的匹配性偏差,会导致求解过程中数据与控制方程的约束相冲突,彼此制约,导致求解收敛困难。为解决该问题,本文研发了一种基于... 反应堆堆芯典型工况雷诺数高达10^(5),冷却剂流动具有显著的非线性,实际流动边界及状态与理想流动方程存在一定的匹配性偏差,会导致求解过程中数据与控制方程的约束相冲突,彼此制约,导致求解收敛困难。为解决该问题,本文研发了一种基于深度学习的稀疏数据求解方法,通过设计不匹配性自适应调节方案,在控制方程中引入自适应调节因子,动态修正理想模型,克服因数据与方程不一致所引发的收敛障碍及精度不足等问题。在此技术基础上,进一步探讨了在小样本数据条件下的流场求解策略,设计了均匀配点、基于速度梯度配点、混合配点策略,旨在通过优化样本点的空间分布,提升流场求解的整体精度。研究结果表明,在3种策略中,均匀配点策略能够更全面地覆盖流场的整体特性,表现出最佳的优化效果,达到决定系数(R^(2))大于0.95、均方误差(MSE)在10^(-4)至10^(-3)量级的精度;且在仅采用60个小样本数据配点下(占原始数据点的7.8%)。本文所提出的方法也能有效实现高精度流场求解,为稀疏数据条件下求解压水堆堆芯棒束多通道流场提供了一种高效且适用的技术方案。 展开更多
关键词 物理信息神经网络(pinns) 调节因子 稀疏数据 压水堆 棒束多通道 深度学习
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AI for PDEs在固体力学领域的研究进展
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作者 王一铮 庄晓莹 +1 位作者 Timon Rabczcuk 刘应华 《力学进展》 北大核心 2025年第2期231-287,共57页
近几年来,深度学习无所不在,赋能于各个领域.尤其是人工智能与传统科学的结合(AI for science,AI4Science)引发广泛关注.在AI4Science领域,利用人工智能算法求解PDEs(AI4PDEs)已成为计算力学研究的焦点.AI4PDEs的核心是将数据与方程相融... 近几年来,深度学习无所不在,赋能于各个领域.尤其是人工智能与传统科学的结合(AI for science,AI4Science)引发广泛关注.在AI4Science领域,利用人工智能算法求解PDEs(AI4PDEs)已成为计算力学研究的焦点.AI4PDEs的核心是将数据与方程相融合,并且几乎可以求解任何偏微分方程问题,由于其融合数据的优势,相较于传统算法,其计算效率通常提升数万倍.因此,本文全面综述了AI4PDEs的研究,总结了现有AI4PDEs算法、理论,并讨论了其在固体力学中的应用,包括正问题和反问题,展望了未来研究方向,尤其是必然会出现的计算力学大模型.现有AI4PDEs算法包括基于物理信息神经网络(physicsinformed neural network,PINNs)、深度能量法(deep energy methods,DEM)、算子学习(operator learning),以及基于物理神经网络算子(physics-informed neural operator,PINO).AI4PDEs在科学计算中有许多应用,本文聚焦于固体力学,正问题包括线弹性、弹塑性,超弹性、以及断裂力学;反问题包括材料参数,本构,缺陷的识别,以及拓朴优化.AI4PDEs代表了一种全新的科学模拟方法,通过利用大量数据在特定问题上提供近似解,然后根据具体的物理方程进行微调,避免了像传统算法那样从头开始计算,因此AI4PDEs是未来计算力学大模型的雏形,能够大大加速传统数值算法.我们相信,利用人工智能助力科学计算不仅仅是计算领域的未来重要方向,同时也是计算力学的未来,即是智能计算力学。 展开更多
关键词 pinns(基于物理信息神经网络) 算子学习 计算力学 AI for PDES 固体力学
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求解单层织物热湿耦合模型正反问题的物理信息神经网络方法
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作者 蔡启凡 徐映红 《软件工程》 2025年第1期73-78,共6页
针对织物热湿耦合模型难以解耦和反问题求解时间长的问题,提出了一种求解单层稳态织物热湿耦合传递模型正反问题的物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Networks,PINNs)方法。首先,给出了求解单层织物热湿传递方程正问题的PINNs方... 针对织物热湿耦合模型难以解耦和反问题求解时间长的问题,提出了一种求解单层稳态织物热湿耦合传递模型正反问题的物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Networks,PINNs)方法。首先,给出了求解单层织物热湿传递方程正问题的PINNs方法,并采用数值实验验证了方法的有效性。其次,提出了基于热湿舒适性的厚度参数决定反问题,并使用PINNs方法进行求解。数值实验结果显示,PINNs方法在求解参数决定反问题时,仅需5 min即可预测出概率函数,相比于微分方程数值求解和粒子群结合方法,求解效率提高了25倍,展现出显著的优越性和应用潜力。 展开更多
关键词 单层织物 热湿模型 耦合方程 神经网络 pinns
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基于内嵌物理信息神经网络的复式河道非恒定水动力过程求解方法
16
作者 肖洋 陆钰涵 +1 位作者 刘佳明 许栋 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期90-99,共10页
为提升复式河道非恒定水动力过程的模拟精度,提出了一种基于物理信息神经网络(PINN)的复式河道非恒定流模拟方法,该方法将圣维南方程和1D+模型的物理约束融入深度学习框架,构建用于模拟洪峰与风暴潮叠加情形的PINN模型,同时设计了由矩... 为提升复式河道非恒定水动力过程的模拟精度,提出了一种基于物理信息神经网络(PINN)的复式河道非恒定流模拟方法,该方法将圣维南方程和1D+模型的物理约束融入深度学习框架,构建用于模拟洪峰与风暴潮叠加情形的PINN模型,同时设计了由矩形河道向复式河道迁移的迁移学习策略,开发了结合Adam和SGD的双优化器训练方法。算例验证结果表明:所提出的PINN模型能有效捕捉滩槽水力交互特性,相比传统方法预测精度提升31.8%(RMSE从0.085 m降至0.058 m);基于矩形河道预训练的迁移学习策略能显著提升模型性能,RMSE降低34.5%;Adam+SGD双优化器训练策略有效抑制了过拟合现象,使模型预测精度提升32.5%。 展开更多
关键词 复式河道 深度学习 圣维南方程 非恒定流 PINN
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A core-surface flow model derived from magnetic data of Macao Science Satellite-1 被引量:1
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作者 Jin Feng Li Yu Feng Lin +2 位作者 Hong Bo Yao Ju Yuan Xu Keke Zhang 《Earth and Planetary Physics》 2025年第3期577-585,共9页
The core-surface flow is crucial for understanding the dynamics of the Earth's outer core and geomagnetic secular variations.Conventional core flow models often use a single set of spherical harmonic coefficients ... The core-surface flow is crucial for understanding the dynamics of the Earth's outer core and geomagnetic secular variations.Conventional core flow models often use a single set of spherical harmonic coefficients to represent the flow both inside and outside the tangent cylinder,inherently imposing continuity across the tangent cylinder around the solid inner core.To address this limitation,we present a core-surface flow inversion framework based on physics-informed neural networks.This framework employs distinct neural network representations for the flow inside and outside the tangent cylinder,allowing for discontinuities as the flow crosses the tangent cylinder.Additionally,it incorporates secular acceleration data to constrain the temporal evolution of the core flow.Using this inversion framework,we derive a new core-surface flow model spanning 2001 to 2024 from a geomagnetic model,incorporating the latest magnetic data from Swarm satellites and Macao Science Satellite-1.The recovered model reveals persistent large-scale circulation linked to westward drift,significant temporal variations in the equatorial Pacific,and distinct jet-like structures at the poles.The inversion also reveals a large-scale wave pattern in equatorial azimuthal flow acceleration,corresponding to observed geomagnetic jerks and likely resulting from quasi-geostrophic magneto-Coriolis waves.Additionally,the framework infers small-scale magnetic fields at the core-mantle boundary,highlighting split flux concentrations and localized high-latitude patches. 展开更多
关键词 Macao Science Satellite-1 pinns core-surface flow rapid time variations
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薄板热环境下固有频率的物理信息神经网络检测
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作者 马容忠 贾尚谊 +2 位作者 吴尽 荣双成 胡建中 《炼油与化工》 2025年第1期49-52,共4页
薄板结构广泛应用于航空航天、各种机械设备制造等领域,而其热环境下的固有频率检测是其重要的研究内容之一。文中提出了1种检测热环境下薄板固有频率的物理信息神经网络(PINN)方法。首先通过经典小挠度理论和汉密尔顿原理获取控制方程... 薄板结构广泛应用于航空航天、各种机械设备制造等领域,而其热环境下的固有频率检测是其重要的研究内容之一。文中提出了1种检测热环境下薄板固有频率的物理信息神经网络(PINN)方法。首先通过经典小挠度理论和汉密尔顿原理获取控制方程,其次搭建前向神经网络预测挠度,最后通过自动微分模块计算控制方程偏差和边界条件偏差对网络参数进行迭代修正,得到薄板固有频率检测模型。最后验证PINN在检测热环境下薄板固有频率问题的有效性,结果表明热环境下薄板固有频率检测误差小于2.4%。 展开更多
关键词 热环境 薄板固有频率 控制方程 PINN
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应用自适应节点生成物理信息网络计算地震波旅行时
19
作者 唐杰 王海成 +3 位作者 范忠豪 潘登 任立民 张敬东 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第4期840-851,共12页
求解程函方程能够获得震源定位、层析成像等地球物理反演所需的地震波旅行时,常用算法包括快速推进法(FMM)和快速扫描法(FSM)等。物理信息神经网络(PINN)是一种新颖的无网格方法,可将偏微分方程中的微分形式约束条件融入到神经网络的损... 求解程函方程能够获得震源定位、层析成像等地球物理反演所需的地震波旅行时,常用算法包括快速推进法(FMM)和快速扫描法(FSM)等。物理信息神经网络(PINN)是一种新颖的无网格方法,可将偏微分方程中的微分形式约束条件融入到神经网络的损失函数中,从而获得带物理信息约束的神经网络。文中聚焦训练过程中的节点优化配置,采用基于残差分布的自适应采样方法改善PINN的训练效果,提出了基于自适应节点生成的物理信息网络旅行时计算方法。Marmousi模型和起伏地表模型的测试结果均表明,该方法相较于固定节点生成方法具有更稳定的训练过程并且旅行时计算结果能保持较高的精度。 展开更多
关键词 旅行时计算 程函方程 物理信息神经网络(PINN) 残差 自适应节点生成 无网格方法
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The dilatancy-diffusion hypothesis,earthquake prediction,and operational earthquake forecasting:In memory of Professor Amos Nur on the 50th Anniversary of the 1975 Haicheng Earthquake
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作者 Lanbo Liu 《Earthquake Science》 2025年第5期465-484,共20页
Dilatancy is referred to the phenomenon of volume increase that occurs when a material is deformed.Dilatancy theory originated in geomechanics for the study of the behavior of granular materials.Later it is expanded t... Dilatancy is referred to the phenomenon of volume increase that occurs when a material is deformed.Dilatancy theory originated in geomechanics for the study of the behavior of granular materials.Later it is expanded to the case of more brittle materials like rocks when it is subjected to the load of varying effective stress and starts to crack and deform,then named the dilatancy-diffusion hypothesis.This hypothesis was developed to explain the changes in rock volume and pore pressure that occur prior to and during fault slip,which can influence earthquake dynamics.Dilatancy-fluid diffusion is a significant concept in understanding the seismogenic process and has served as the major theoretical pillar for earthquake prediction by its classic definition.This paper starts with the recount of fundamental laboratory experiments on granular materials and rocks,then conducts review and examination of the history for using the dilatancy-diffusion hypothesis to interpret the‘prediction’of the 1975 Haicheng Earthquake and other events.The Haicheng Earthquake is the first significant event to be interpreted with the dilatancy-diffusion hypothesis in the world.As one pivotal figure in the development of the dilatancy-diffusion hypothesis for earthquake prediction Professor Amos Nur of Stanford University worked tirelessly to attract societal attention to this important scientific and humanistic issue.As a deterministic physical model the dilatancy-diffusion hypothesis intrinsically bears the deficit to interpret the stochastic seismogenic process.With the emergence of deep learning and its successful applications to many science and technology fields,we may see a possibility to overcome the shortcoming of the current state of the theory with the addition of empirical statistics to push the operational earthquake forecasting approach with the addition of the physicallyinformed neural networks which adopt the dilatancy-diffusion hypothesis as one of its embedded physical relations,to uplift the seismic risk reduction to a new level for saving lives and reducing the losses. 展开更多
关键词 dilatancy-diffusion hypothesis Amos Nur Haicheng Earthquake earthquake prediction operational earthquake forecasting(OEF) physically-informed neural networks(pinns)
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