論文の概要: Heterogeneous Graph Representation of Stiffened Panels with Non-Uniform Boundary Conditions and Loads
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.02472v1
- Date: Thu, 02 Oct 2025 18:24:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-06 16:35:52.127738
- Title: Heterogeneous Graph Representation of Stiffened Panels with Non-Uniform Boundary Conditions and Loads
- Title(参考訳): 非一様境界条件と荷重を有する固形パネルの不均一グラフ表現
- Authors: Yuecheng Cai, Jasmin Jelovica,
- Abstract要約: サーロゲートモデルは構造解析と最適化に不可欠である。
本稿では, 幾何的変動性, 非一様境界条件, 多様な載荷シナリオを考慮した高強度パネルの不均一グラフ表現を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Surrogate models are essential in structural analysis and optimization. We propose a heterogeneous graph representation of stiffened panels that accounts for geometrical variability, non-uniform boundary conditions, and diverse loading scenarios, using heterogeneous graph neural networks (HGNNs). The structure is partitioned into multiple structural units, such as stiffeners and the plates between them, with each unit represented by three distinct node types: geometry, boundary, and loading nodes. Edge heterogeneity is introduced by incorporating local orientations and spatial relationships of the connecting nodes. Several heterogeneous graph representations, each with varying degrees of heterogeneity, are proposed and analyzed. These representations are implemented into a heterogeneous graph transformer (HGT) to predict von Mises stress and displacement fields across stiffened panels, based on loading and degrees of freedom at their boundaries. To assess the efficacy of our approach, we conducted numerical tests on panels subjected to patch loads and box beams composed of stiffened panels under various loading conditions. The heterogeneous graph representation was compared with a homogeneous counterpart, demonstrating superior performance. Additionally, an ablation analysis was performed to evaluate the impact of graph heterogeneity on HGT performance. The results show strong predictive accuracy for both displacement and von Mises stress, effectively capturing structural behavior patterns and maximum values.
- Abstract(参考訳): サーロゲートモデルは構造解析と最適化に不可欠である。
ヘテロジニアスグラフニューラルネットワーク (HGNN) を用いて, 幾何的変動性, 非一様境界条件, 多様な負荷シナリオを考慮した強化パネルの異種グラフ表現を提案する。
構造は、剛体やプレートなどの複数の構造単位に分割され、各ユニットは幾何学、境界、ロードノードの3つの異なるノードタイプで表される。
エッジの不均一性は、接続ノードの局所配向と空間的関係を組み込むことによって実現される。
いくつかの異種グラフ表現は、それぞれ異なる異種度を持つもので、提案され、解析される。
これらの表現をヘテロジニアスグラフ変換器(HGT)に実装し、その境界における自由度と負荷に基づいて、強化パネル間のフォン・ミセス応力と変位場を予測する。
本手法の有効性を評価するため, 各種負荷条件下で, パッチ荷重を受けるパネルと強化パネルからなるボックスビームの数値実験を行った。
ヘテロジニアスグラフ表現は、同質なグラフ表現と比較され、優れた性能を示した。
さらに,HGT性能に及ぼすグラフの不均一性の影響を評価するため,アブレーション解析を行った。
その結果, 変位およびフォン・ミセス応力の予測精度が向上し, 構造挙動パターンと最大値が効果的に把握された。
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