Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2508.04595

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 机器学习

arXiv:2508.04595 (cs)
[提交于 2025年8月6日 ]

标题: 基于铝点焊真实实验数据的物理信息神经网络改进训练策略

标题: Improved Training Strategies for Physics-Informed Neural Networks using Real Experimental Data in Aluminum Spot Welding

Authors:Jan A. Zak, Christian Weißenfels
摘要: 电阻点焊是汽车工业中车身结构的主要连接工艺,其中焊核直径是关键的质量指标。 其测量需要破坏性测试,限制了高效质量控制的潜力。 研究了物理信息神经网络作为一种有前途的工具,可以从实验数据中重建内部过程状态,从而在铝合金点焊中实现基于模型的非侵入式质量评估。 一个主要挑战是由于竞争优化目标,将现实世界数据集成到网络中。 为了解决这个问题,我们引入了两种新颖的训练策略。 首先,使用渐进引入函数逐步包含动态位移和焊核直径的实验损失,以防止过度的优化冲突。 我们还实现了一个自定义的学习率调度器和基于滚动窗口的早停机制,以对抗因损失幅度增加而导致的过早减少。 其次,我们引入了通过查找表进行条件更新的温度相关材料参数,在达到损失阈值后激活,以确保物理上有意义的温度。 选择了一个轴对称二维模型来准确表示焊接过程,同时保持计算效率。 为了减少计算负担,训练策略和模型组件首先在一维中进行了系统评估,从而实现了对损失设计和接触模型的受控分析。 二维网络在实验置信区间内预测动态位移和焊核生长,支持将焊接阶段从钢转移到铝,并展示了在工业应用中快速、基于模型的质量控制的强大潜力。
摘要: Resistance spot welding is the dominant joining process for the body-in-white in the automotive industry, where the weld nugget diameter is the key quality metric. Its measurement requires destructive testing, limiting the potential for efficient quality control. Physics-informed neural networks were investigated as a promising tool to reconstruct internal process states from experimental data, enabling model-based and non-invasive quality assessment in aluminum spot welding. A major challenge is the integration of real-world data into the network due to competing optimization objectives. To address this, we introduce two novel training strategies. First, experimental losses for dynamic displacement and nugget diameter are progressively included using a fading-in function to prevent excessive optimization conflicts. We also implement a custom learning rate scheduler and early stopping based on a rolling window to counteract premature reduction due to increased loss magnitudes. Second, we introduce a conditional update of temperature-dependent material parameters via a look-up table, activated only after a loss threshold is reached to ensure physically meaningful temperatures. An axially symmetric two-dimensional model was selected to represent the welding process accurately while maintaining computational efficiency. To reduce computational burden, the training strategies and model components were first systematically evaluated in one dimension, enabling controlled analysis of loss design and contact models. The two-dimensional network predicts dynamic displacement and nugget growth within the experimental confidence interval, supports transferring welding stages from steel to aluminum, and demonstrates strong potential for fast, model-based quality control in industrial applications.
主题: 机器学习 (cs.LG)
引用方式: arXiv:2508.04595 [cs.LG]
  (或者 arXiv:2508.04595v1 [cs.LG] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.04595
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jan Alexander Zak [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 8 月 6 日 16:14:00 UTC (9,914 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-08
切换浏览方式为:
cs.LG

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号