<i id="p68vv"><noscript id="p68vv"></noscript></i>
    <track id="p68vv"></track>

      <video id="p68vv"></video>
    <track id="p68vv"></track>
    <u id="p68vv"><bdo id="p68vv"></bdo></u>

  1. <wbr id="p68vv"><ins id="p68vv"><progress id="p68vv"></progress></ins></wbr>
    <code id="p68vv"></code>
      <output id="p68vv"><optgroup id="p68vv"></optgroup></output>
  2. 前沿 | 材料基因工程在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用思路
    2020-08-18 16:24:17 作者:本網(wǎng)整理 來源:材易通 分享至:

    材料基因組方法研究思路

    640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

    圖1 材料基因組研究思路


    材料基因組學(xué)的核心是建立材料配方、加工工藝與產(chǎn)品性質(zhì)的定量聯(lián)系,該定量關(guān)系確定便可在材料設(shè)計初期進(jìn)行產(chǎn)品性能指標(biāo)預(yù)測。性能指標(biāo)預(yù)測模型的成功主要依賴于兩方面: 一是描述符集合的建立,二是多參數(shù)定量關(guān)系函數(shù)(預(yù)測模型)的建立。材料基因組研究思路可分為四步:數(shù)據(jù)集建立、描述符集合建立、預(yù)測模型建立和模型的可靠性檢驗與應(yīng)用。


    1 數(shù)據(jù)處理


    首先選擇具有完備性和代表性的數(shù)據(jù)集,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗等預(yù)處理,以移除數(shù)據(jù)集中的異常數(shù)據(jù)。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。通過以上三步使原始數(shù)據(jù)具備準(zhǔn)確且可用條件。


    2 描述符集合建立


    為了使不同方面的描述符最終能夠收斂地表達(dá)性質(zhì)參數(shù), 描述符被分為多個子集。這些描述符可以基于二維結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算得出。


    3 預(yù)測模型建立


    合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法也是影響模型可靠性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵一步。每種算法都有自己的優(yōu)勢和缺陷,需要依據(jù)待解決問題的不同而選擇不同特征功能的算法。如回歸、集成分類通常用于材料宏觀和微觀性質(zhì)的預(yù)測,機(jī)器學(xué)習(xí)常常搭配智能優(yōu)化算法(如遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法)進(jìn)行模型的參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)材料研究應(yīng)用場景不同,數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模算法總結(jié)如下。

    640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

    圖2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模算法


    船舶材料的需求特點


    船舶工作環(huán)境復(fù)雜惡劣,船體及船舶甲板機(jī)械對材料的使用須防腐、防污、防滑、減重等有較高的要求,船用機(jī)電設(shè)備如船舶主機(jī)、輔機(jī)等長期運(yùn)行在高溫、高壓工況,對設(shè)備零件的剛度、強(qiáng)度、耐腐蝕性、導(dǎo)熱性具有較高的要求。我國船舶領(lǐng)域一些高端材料品種亟需解決國產(chǎn)化問題。如LNG船儲罐用殷瓦鋼、主機(jī)燃燒室相關(guān)部件材料、防污、F級高強(qiáng)度鋼、雙相不銹鋼板,以及齒條鋼等超高強(qiáng)度船舶與海洋工程用鋼。隨著我國船舶工業(yè)的高速發(fā)展,對船舶及其配套設(shè)備的材料也提出了新的要求。這就要求船舶材料向高性能、多功能、低成本化、智能化、復(fù)合化、整體化等方向發(fā)展,傳統(tǒng)的“試錯”材料研制方法使船舶材料研發(fā)周期長、費(fèi)用高,基于材料基因的船用材料研制方法可推進(jìn)船舶設(shè)備快速更新?lián)Q代進(jìn)而實現(xiàn)船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。


    就船舶工業(yè)而言,材料基因組技術(shù)的工作范圍包括:基于數(shù)據(jù)的技術(shù),包括材料數(shù)據(jù)庫設(shè)計、開發(fā)及數(shù)據(jù)庫集成應(yīng)用;基于計算的技術(shù),包括材料成分設(shè)計、材料工藝仿真模擬、材料虛擬服役性能模擬;基于實驗的技術(shù),包括極端環(huán)境下的模擬考核實驗、材料成分和工藝的快速篩選實驗等。下面從新材料成分設(shè)計、工藝優(yōu)化、服役性能、材料數(shù)據(jù)庫等幾個方面,分析船舶工業(yè)對材料基因組技術(shù)的需求。


    新材料成分設(shè)計方面,為了保證我國在船舶材料研發(fā)方面的持續(xù)競爭力,滿足未來船舶工業(yè)對新材料的重大需求,需要采用材料基因組技術(shù)設(shè)計新的材料。高溫合金、高性能鋼、鋁合金、鈦合金的新型成分計算涉及第一原理計算、Calphad相圖計算、相場分析等多尺度計算,需要對各種可能組分進(jìn)行計算篩選,必然帶來高通量、高并發(fā)、長時間的大規(guī)模計算的需求。


    工藝優(yōu)化方面,目前鑄造、焊接、鍛壓等大型制件和復(fù)雜制件的“變形-殘余應(yīng)力-缺陷”的控制水平需要進(jìn)一步提高。現(xiàn)階段由于缺乏相關(guān)國產(chǎn)材料數(shù)據(jù)、模型及其參數(shù)測定方法和設(shè)備,未建立模擬驗證手段,因而建模仿真的可靠性不足。現(xiàn)有能力不能滿足對船舶配套設(shè)備關(guān)鍵材料的納觀、微觀、細(xì)觀和宏觀特性進(jìn)行多尺度建模和仿真,對不同工藝過程進(jìn)行多學(xué)科仿真與優(yōu)化,對不同檢測試驗進(jìn)行多場耦合分析和性能模擬的需求;現(xiàn)有軟件尚未集成,只能應(yīng)用于材料工藝流程局部,未打通工藝過程數(shù)據(jù)鏈。因此,針對工藝仿真需求量大、任務(wù)急迫的特點,亟需建設(shè)高通量物性測試系統(tǒng)、高并行計算能力的硬件系統(tǒng)和工藝仿真軟件系統(tǒng),提高重要材料制件的工藝控制水平。


    服役性能方面,船舶配套材料制件的服役環(huán)境包括高溫、高應(yīng)變率沖擊、高載荷等極端工況,實驗周期長、費(fèi)用高;制件在服役過程中存在缺陷的萌生、發(fā)展、裂紋擴(kuò)展、失效等一系列損傷演化過程。在材料設(shè)計、制造階段對服役行為進(jìn)行研究,利用集成計算技術(shù)對含缺陷制件進(jìn)行完整性分析,提出檢測和修理的判定標(biāo)準(zhǔn),可以降低實驗成本、提高航行的安全性。


    材料數(shù)據(jù)庫方面,材料數(shù)據(jù)庫設(shè)計、開發(fā)與集成應(yīng)用是材料基因組技術(shù)的重要組成部分。材料研發(fā)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)和服役數(shù)據(jù)的收集、整理和集成應(yīng)用有助于將歷史上積累的隱形經(jīng)驗顯性化、有助于使服役數(shù)據(jù)反饋到新材料研制階段形成閉環(huán),從而加快材料研發(fā)流程。建立全流程覆蓋的工業(yè)級的船舶材料數(shù)據(jù)共享平臺,在互利互惠的基礎(chǔ)上實現(xiàn)材料數(shù)據(jù)的分級分類共享,促進(jìn)船舶材料工業(yè)的發(fā)展。


    材料基因組在船舶設(shè)備中應(yīng)用思路


    短期內(nèi)材料基因項目可以縮短船用材料研發(fā)周期并降低成本,長期來看還可以實現(xiàn)船用材料的按需設(shè)計。材料基因工程在船舶設(shè)備中應(yīng)用的最終目標(biāo)是通過理論模擬和計算完成產(chǎn)品的性能提升優(yōu)化、新材料及新工藝技術(shù)應(yīng)用和功能擴(kuò)展,即優(yōu)化產(chǎn)品的綜合性能、完成新工藝研究和新產(chǎn)品研發(fā)。從而利用虛擬設(shè)計、虛擬制造、高通量、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)推進(jìn)船舶及配套設(shè)備的研發(fā)速度。


    基于材料基因工程的船舶及配套設(shè)備材料研制大致流程是:根據(jù)材料基因工程化應(yīng)用思路、結(jié)合船舶對材料的需求特點以及具體應(yīng)用中的功能導(dǎo)向提出材料研制需求,根據(jù)需求并結(jié)合材料組分與最終性能之間的關(guān)系確定初步的候選材料配方和加工工藝,通過理論模擬和計算完成材料配方的優(yōu)化,再通過試生產(chǎn)、裝船試驗等最終研制成功、開始服役、進(jìn)入市場化應(yīng)用階段。


    應(yīng)用材料基因(組)方法進(jìn)行船舶及其配套設(shè)備研發(fā)的具體方法為:根據(jù)船舶及其配套設(shè)備具體產(chǎn)品性能指標(biāo)找到影響相關(guān)指標(biāo)的關(guān)鍵零部件及其服役性能要求,根據(jù)提取出的關(guān)鍵材料服役性能數(shù)據(jù),利用現(xiàn)有的材料數(shù)據(jù)庫進(jìn)行材料介觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計。然后研究材料從介觀結(jié)構(gòu)到零部件制造全工藝流程的高通量計算方法并計算提取最優(yōu)的材料相關(guān)性能和工藝數(shù)據(jù)。通過這一過程梳理出基于高通量和大數(shù)據(jù)的船用材料全工藝流程研究方法,同時不斷豐富發(fā)展船用材料數(shù)據(jù)庫及高通量材料計算平臺。建立材料配方、加工工藝與產(chǎn)品性能的定量聯(lián)系,根據(jù)定量聯(lián)系建立虛擬試驗驗證的考核模型,利用虛擬試驗技術(shù)進(jìn)行虛擬試驗驗證。建立專用物理試驗裝置對實物零件進(jìn)行試驗驗證,驗證零部件服役性能與實際需求的符合性;同時,也不斷豐富發(fā)展船用材料虛擬試驗平臺,以指導(dǎo)更多船用材料設(shè)計開發(fā)。

    640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

    圖3 材料基因在船舶及設(shè)備中應(yīng)用路線圖

    免責(zé)聲明:本網(wǎng)站所轉(zhuǎn)載的文字、圖片與視頻資料版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有,如果涉及侵權(quán),請第一時間聯(lián)系本網(wǎng)刪除。

    日韩人妻精品久久九九_人人澡人人澡一区二区三区_久久久久久天堂精品无码_亚洲自偷自拍另类第5页

    <i id="p68vv"><noscript id="p68vv"></noscript></i>
      <track id="p68vv"></track>

        <video id="p68vv"></video>
      <track id="p68vv"></track>
      <u id="p68vv"><bdo id="p68vv"></bdo></u>

    1. <wbr id="p68vv"><ins id="p68vv"><progress id="p68vv"></progress></ins></wbr>
      <code id="p68vv"></code>
        <output id="p68vv"><optgroup id="p68vv"></optgroup></output>
    2. 婷婷精品视频在线观看的 | 亚洲视频日本有码中文 | 午夜热门精品一区二区 | 最精彩色站在线播放 | 你懂的网站亚洲欧美另类在线 | 日韩中文字幕在线精品视频 |