齐鲁工业大学(山东省科学院)郭宁获国家专利权
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龙图腾网获悉齐鲁工业大学(山东省科学院)申请的专利一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121641303B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610154997.9,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法及系统是由郭宁;王继来;周庆军;潘宇;刘宝键;唐炳涛设计研发完成,并于2026-02-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提出了一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法及系统,属于材料疲劳性能预测领域。方法包括:构建离散位错动力学模型和循环晶体塑性模型,对离散位错动力学模型参数进行标定;确定循环晶体塑性模型的待优化参数并反演待优化参数的最优值,得到标定的跨尺度力学模型;将材料的初始微观结构特征导入跨尺度力学模型,得到包含多尺度特征与疲劳损伤结果的扩展数据集;构建全连接神经网络预测模型,基于扩展数据集进行训练,利用模型可解释性工具计算输入特征的Shapley值,输出多尺度微结构特征对疲劳损伤的贡献度。本发明实现了从微观机理到宏观性能的跨尺度可解释预测,为异构材料疲劳寿命精准评估与微结构优化设计提供了新方向。
本发明授权一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种跨尺度模型增强的疲劳损伤预测方法,其特征在于,包括: 构建离散位错动力学模型和循环晶体塑性模型,对所述离散位错动力学模型参数进行标定,包括:获取离散位错动力学模型参数,将参数类型划分为位错滑移类参数、交互作用类参数、扩散类参数和晶格参数;通过纳米压痕载荷-位移曲线,提取位错密度演化规律,利用应力-伯氏矢量关系公式反推位错滑移的临界应力、位错间距和交互作用类参数;结合TEM表征的位错交互运动和压痕实验的应力应变关系,验证离散位错动力学模拟预测的位错交互作用、位错密度和屈服强度; 确定所述循环晶体塑性模型的待优化参数并反演出所述待优化参数的最优值,得到标定的跨尺度力学模型,具体的:确定所述循环晶体塑性模型的待优化参数及其取值范围,所述待优化参数包括位错增殖系数和损伤演化参数;构建体积代表单元模型,并施加循环载荷进行模拟,提取宏观力学响应数据;所述宏观力学响应数据包括屈服应力和最终应力;基于所述待优化参数和宏观力学响应数据训练机器学习模型,以宏观应力-应变曲线为优化目标,采用优化算法对训练好的机器模型进行迭代寻优,反演出使模拟响应与实验目标误差最小的待优化参数的最优值组合;将所述最优值组合代入循环晶体塑性模型,得到标定的跨尺度力学模型; 将材料的初始微观结构特征导入已标定的跨尺度力学模型,得到包含多尺度特征与疲劳损伤结果的扩展数据集; 构建以多尺度微观结构特征、工艺参数和外部工况为输入,以低周疲劳损伤应力或寿命为输出的全连接神经网络预测模型;基于所述扩展数据集对预测模型进行训练,利用模型可解释性工具计算输入特征的Shapley值,输出多尺度微结构特征对疲劳损伤的定量贡献度。
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