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M03 局部训练

已完成

Connecting rod · OFormer_1M · 0095单case ×100原节点 · XYZ→应力VM · 从头20000步

总参数991,359约99.14万 · 原OFormer结构
单例实际输入100×30095的100个原节点XYZ
真实更新预算20,000步单例从头训练已完成
单例100点VM相对L211.808%逐点平均2.515% · 87/100点低于1%

当前主图:0095单例XYZ拟合,20000步。100点整体VM相对L2为11.808%,逐点百分比误差平均2.515%;87/100点低于1%,仍有少数点未拟合好。区域外GT与预测均灰色占位。下方保留20例、50维输入及全局训练对照和全部比较边界。

同一位置 × 三档网格 · 3×3对照

同一case0095、原几何和6100 N满载,三档均处于弹性分支。每行是固定物理位置的3.2×3.2 mm窗口;三列分别为原网格(69290节点)、C05(312548节点)、A10(702170节点)。十字定位、视角和比例尺固定,同行共用色标。三档为已有粗/中/细结果,不是尺寸恰好相差3倍。

P1应力集中、P2和P3高梯度区域,同位置三档网格的节点GT对照
点击图片打开高清图。每行固定位置,每列网格粗细变化;不平滑、不插值场值。

节点GT:沿用原数据集函数,将单元4个GP的最大VM按相邻单元体积加权恢复到节点,再按原节点值分块填色。原网格恢复值已与训练缓存核对;中/细网格标签仅作诊断,未替换原训练数据。积分点应力版本则每个原表面三角面取所属单元4GP最大VM恒色显示,两种量分开展示。

三个位置的坐标与选择依据

选点基于A10连接区的应力集中及邻域差分代理,限制在小端下侧表面;不是按节点编号跨网格匹配。图中十字只标位置,不冒称十字处的精确应力。

P1:(21.971067, 10.338367, -7.673635) mm;连接区A10可见表面最大单元GP峰值。

P2:(23.269026, 6.939851, -7.983973) mm;与已选点XY距离>=2.3mm的高梯度代理点。

P3:(27.714931, 6.472817, -7.116451) mm;与已选点XY距离>=2.3mm的高梯度代理点。

FEM · 不同网格分割与求解结果

case0095原几何、6100 N满载:原网格、C05、A10和完整A11并排。复用FEM对话已有保存结果,没有重新求解。切换整杆、连接区与尖角放大;点击图片可打开完整分辨率。

原网格、C05、A10、A11同坐标连接区网格与应力三角块对照
相同视角和物理坐标窗口。各档应力共用0–787.626 MPa完整色标,位移模共用0–0.0658508 mm色标;网格线保留,不平滑。
原网格原始保存解69290411622.087370530.4149040.0657864640
C05弹性分支3125482150000.225235530.4128070.0658444610
A10弹性分支7021704953970.141864635.7666010.0658503800
A11完整 J27732015462170.130497787.6257930.0658507526.18190221e-06

材料分支不同:C05、A10为弹性分支;A11为完整J2弹塑性,最大PEEQ约6.18×10⁻⁶,不能把所有差异归因于网格细化。A12尚无完整满载结果,暂不列入。区域应力仍需后续完整J2细化确认,尖角峰值不能宣称收敛。

填色方法、网格尺寸含义与原始数据

应力图:每个原表面三角面用唯一所属TET10单元4个保存积分点VM的最大值恒定填色;这不是节点或面心应力,不取三顶点平均,不跨单元平滑。位移图:6个原P2表面节点分别占据几何色块,直接使用该节点的保存位移模,不插值场值;显示分块顶点不是新增物理节点。

h是指定连接区XY窗口内二次表面三角面边长的中位数,沿角点—边中点—角点两段折线计算,不是整个体网格的统一尺寸。各档节点编号不能直接相互对应;这里按相同物理窗口比较。最大GP应力与此前训练用的恢复节点GT含义不同。

0095 · 原节点点云对比

默认显示单例XYZ拟合的20000步结果:GT / 20例XYZ预测 / 单例XYZ预测 / 两个误差窗。可切换之前的20例与全局训练对照;各图保留自己的原始结果。

沿用之前的原节点点云、同步视角和点大小:点直径0.24 mm,随放大而变大。默认无面、无插值;只有100个训练节点显示数值,其他节点统一灰色。GT与预测共用色标,两个误差窗共用误差色标;可按原节点编号读取GT和预测。

单case核对:有限元与节点标签

仅检查0095原拉伸case。原节点/单元ID、载荷及训练缓存一致,独立重算原4积分点应力吻合;未发现索引错位或显著本构公式错误。

当前“GT”是后处理节点标签:每个TET10取4积分点VM最大值,再对相邻单元按体积平均到节点。它不是节点位置的直接应力;1%模型拟合误差也不是有限元相对真实解的误差。原几何、解和标签均保持原样。

6956与6954距离仅0.001432mm,属于不同边的中点,共享薄单元15787。在该单元内部直接求值只差约0.21MPa;当前标签相差55.17MPa,与它们参与平均的相邻单元和权重差异有关。

695677.3030115.93270.06345%
6954132.4736115.722649.8744%
0095网格质量及近邻点标签恢复对照
原位移与原标签的独立诊断,替代恢复值仅用于敏感性比较,不宣布为新真值。

还做了同一几何610N(10%载荷)的两次独立求解,只改变体积积分degree2/6:U相对差0.0118%,同4物理积分点VM相对差2.7804%,所选100点标签差0.5810%。原“收敛通过”没有证明这100个节点标签逐点收敛;薄单元、积分和应力恢复仍需专门验证。

单例拟合:0095,只输入XYZ的100点

从同一纯未训练初值开始,991359总参数OFormer;只读取0095连接处固定的100个原节点。输入100×3(XYZ),监督输出100×1(应力VM),无CAD、载荷、材料或case ID。20000步已完成,耗时6.70分钟。

单例XYZ /20000步11.808%100点应力相对L2
20例XYZ在同100点14.029%20000步,0095单例指标
20例50维在同100点17.011%20000步,0095单例指标
逐点相对误差小于1%87/100与整体相对L2分开展示

单例的XYZ均值/标准差和VM尺度只从这100点计算;20例组使用2000点统一统计。因此比较同时改变了训练范围及归一化,不据此单独归因。网络内部47维固定补零以保留原架构和初值,5123个输入权重无梯度;保留的U输出头没有监督,不作为位移结果展示。

默认显示相同20000步,也可切换其他保存步数。原节点点云,不插值;区域外灰色。GT与预测共用色标,逐点相对误差为 |GT−PRED|/|GT|;可输入原节点ID查询。

精确步数结果(只计算0095这100点)

0116.8321%118.2354%103.6934%60.5498
50029.7829%28.7563%14.0592%8.2096
200023.3798%19.0889%17.2459%10.0704
400019.2839%17.0554%13.9445%8.1426
600017.6302%14.5834%13.7799%8.0465
1000016.8075%14.1070%12.8649%7.5122
1600016.8780%14.0399%12.1140%7.0738
2000017.0107%14.0288%11.8084%6.8953

逐点误差与残差最大的5点

逐点相对误差平均2.515%,最大48.701%;87/100点小于1%。下列5点占总平方残差80.30%。这解释了部分指标差异,不据此断言GT有误或模型已到拟合极限。

4435104.289370.978133.311331.941%
1563.605394.581930.976648.701%
1668.990098.709229.719243.078%
457117.004895.662721.342118.240%
455116.954796.712020.242717.308%
0095单例XYZ拟合loss、相同节点误差对照及GT与prediction
20例组在0095上的误差与单例组对齐,均非20例平均,也非泛化测试。

新增实验:只输入XYZ,从头拟合相同100点

20个case、每例原来的100个节点、完全相同GT和未训练初值;同一OFormer结构,总参数991359。输入仅绝对XYZ毫米坐标,实际入口20×100×3;VM损失、目标尺度、学习率日程均沿用50维局部组,训练20000步。

XYZ-only输入3维不输入CAD、载荷、材料或case ID
真实更新20,000步耗时27.01分钟
XYZ-only平均VM相对L212.756%同20例×100训练点
50维组相同步数12.822%共同节点和GT,单独对照

为保留完全相同的网络和初值,网络内部将XYZ后47维固定补零;其中5123个输入权重没有梯度,不能把总参数相同称为有效参数完全相同。XYZ按2000点统一标准化,不逐case居中或除以L;旧50维组坐标先除以杆长L再标准化,因此同时改变了输入信息和坐标处理。只比较本次TRAIN拟合,不据此单独归因或声称泛化。

两组选择同一步数,默认6000,可切换20000。只读取保存预测;GT与预测共用色标、两个误差窗共用误差色标。区域外灰色,点直径0.24mm,随放大而变大;可按原节点编号查询数值。

固定步数比较(表头可排序)

每例100节点先计算 ‖PRED−GT‖₂ / ‖GT‖₂,再对20例平均;评估不更新权重。合并误差另列,非逐点百分比的平均。

0177.7145%114.6665%117.5323%
50024.3938%25.7264%22.5152%
200020.9862%20.6247%16.1261%
400017.3557%17.2219%13.3729%
600014.4583%15.3094%11.3480%
1000013.7083%14.2073%10.3605%
1600012.8885%13.2307%9.6785%
2000012.8220%12.7557%9.4515%
XYZ-only与50维输入的loss、固定步数误差及逐case结果
真实保存曲线和精确20000步结果;两组均为训练集局部拟合。
逐case相同原节点对照(点击表头排序)
00216.9645%10.6790%4.8892%7.0783%
002610.9565%14.6998%9.0346%11.7019%
00369.0193%8.7488%8.4950%7.7514%
003930.0918%26.2556%28.6371%23.9366%
004510.8560%9.7102%7.3917%3.9326%
005229.8585%31.8102%29.8350%29.5912%
007421.2743%22.8025%21.2090%21.7185%
008826.2839%24.6683%23.1383%22.0760%
009120.2212%18.2890%18.1252%15.5937%
00931.5399%1.4071%1.4405%1.2345%
009517.6302%14.5834%17.0107%14.0288%
010721.2926%28.0843%20.4740%25.7256%
012617.0485%16.8523%16.1029%15.5488%
012718.1004%24.3289%14.4263%22.5928%
012910.8023%10.7583%6.1797%5.2646%
013711.2969%10.5960%10.2362%7.5290%
01481.7155%1.5710%1.4623%1.3474%
01592.4044%2.4521%1.5699%1.5554%
01636.6388%11.6329%5.0846%6.3771%
017015.1710%16.2580%11.6986%10.5297%

全局训练 vs 局部训练 · 完全对应的原节点

两边均为991359参数的OFormer_1M。直接读取已保存预测,没有新增NN推理。下表只计算同20例、每例完全相同的100个原节点;全局模型的整网格平均误差不混入此表。

全局训练 → 同100节点600016.8563%
局部100节点训练600014.4583%
局部100节点训练2000012.8220%

同6000步可比较预算,但输入上下文、损失(全局U+VM / 局部仅VM)、归一化范围均不同;20000步另有更新预算差异,不据此单独归因。

展开20个case的逐例对应结果(表头可排序)
00218.4494%6.9645%4.8892%
00269.8792%10.9565%9.0346%
003613.4247%9.0193%8.4950%
003928.2223%30.0918%28.6371%
004511.9037%10.8560%7.3917%
005235.5532%29.8585%29.8350%
007421.6247%21.2743%21.2090%
008828.6230%26.2839%23.1383%
009126.3240%20.2212%18.1252%
00932.2132%1.5399%1.4405%
009520.4380%17.6302%17.0107%
010726.6815%21.2926%20.4740%
012617.8509%17.0485%16.1029%
012722.2795%18.1004%14.4263%
012917.0742%10.8023%6.1797%
013714.0531%11.2969%10.2362%
01482.8180%1.7155%1.4623%
01593.2640%2.4044%1.5699%
01638.5908%6.6388%5.0846%
017017.8584%15.1710%11.6986%

50维输入组 · 固定步数结果

20例分别计算100个选定原节点的物理VM相对L2,再取算术平均。合并相对L2将2000点整体计算,二者分开展示。点击任意表头切换排序。

0177.7145%127.5592%43.1866
50024.3938%22.0756%7.4739
200020.9862%17.9449%6.0755
400017.3557%13.7419%4.6525
600014.4583%11.7498%3.9780
800013.8686%11.1543%3.7764
1000013.7083%11.0461%3.7398
1200013.3555%10.8084%3.6593
1600012.8885%10.6367%3.6012
2000012.8220%10.5931%3.5864
从头训练20000步的loss曲线、20例误差与2000点GT对比
真实保存曲线及20000步结果;保留6000步对照。

50维输入组 · 逐case结果

所有误差仅针对各自100个训练节点;small / big表示所选连接端,未使用GT或误差排序选点。

0021small100251.3058%6.9645%4.8892%1.3018
0026big10089.9380%10.9565%9.0346%1.4611
0036small10074.8957%9.0193%8.4950%4.2272
0039big10095.3149%30.0918%28.6371%4.6738
0045small100126.8034%10.8560%7.3917%2.7164
0052big100172.7092%29.8585%29.8350%5.4495
0074big100144.6063%21.2743%21.2090%3.9903
0088big100225.9029%26.2839%23.1383%2.9934
0091big100183.3729%20.2212%18.1252%2.3606
0093small10083.1435%1.5399%1.4405%0.6340
0095small100116.8321%17.6302%17.0107%9.9331
0107big100460.5200%21.2926%20.4740%1.1723
0126big100102.4675%17.0485%16.1029%3.1903
0127big100656.7183%18.1004%14.4263%0.9008
0129small100146.7753%10.8023%6.1797%2.9365
0137small100101.7901%11.2969%10.2362%3.5689
0148small100109.8294%1.7155%1.4623%0.6956
0159small100104.0984%2.4044%1.5699%0.9390
0163small100161.8640%6.6388%5.0846%1.6298
0170small100145.4014%15.1710%11.6986%3.0587

为什么局部100点仍难以充分拟合?

目前定位到一个具体例子:0095原节点6956与6954仅相距0.001432 mm(约1.43微米),输入只有XYZ不同,其余47维相同;GT应力却相差55.17 MPa。当前预测仍十分接近,未充分学到这个陡变。这是观测到的残差来源,不足以断言1%不可达到,也未据此判定GT有误或参数容量不足。

695677.303105.165113.135
6954132.474105.503113.805

2000个输入均不完全相同,未发现完全相同输入对应不同GT。误差来源的进一步因果诊断尚未完成。

0095完整连杆与连接处局部:GT、20000步prediction和逐点相对误差,区域外灰色
整杆定位与局部放大;仅100个原节点显示场值。
展开原50维输入组的训练方法、参数、数据和下载

训练范围

复用20例纯拉伸TRAIN。按几何密度选取杆与端部连接处一片连续的100个原表面节点;不按标签或误差选点。每例只读取100×50输入,20例批处理;无全网格神经网络前向、无padding。归一化只使用所选2000点。

模型与损失

OFormer_1M,991359参数;width109、1 head、4层encoder和4层decoder。纯未训练初值,seed20261029。损失为所选2000点的归一化VM MSE;U损失权重0。区域外点不进入输入和损失。

优化与耗时

AdamW,初始学习率3e-4,warmup50,至6000步余弦衰减至1e-5;6000→20000保留同一模型、优化器、scheduler和RNG,在1e-5续训。weight decay0、梯度裁剪1、FP32无AMP;CPU 4线程。累计训练26分27秒,续训约17分23秒。

比较边界

只有局部TRAIN拟合,不代表完整应力场或泛化能力;与M01的全节点输入、U+VM损失及6000步预算不同,不称公平排名、等算力或作者基准原样复现。此前50点微调试验不计入本次结果。没有新增FE求解、物理节点或插值标签。

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