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  2023, Vol. 44 Issue (3): 381-394    DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.045
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基于数据驱动的增材制造铝合金的疲劳寿命预测
詹志新1, 高同州1, 刘传奇2, 吴圣川3
1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院
2. 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室
3. 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
Data-driven Fatigue Life Prediction of Additively Manufactured Aluminum Alloys
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摘要 增材制造金属材料的疲劳损伤及寿命预测问题是当前研究的热点。本文以增材制造AlSi10Mg为典型应用对象,采用数据驱动方法开展疲劳寿命预测,考虑到其疲劳试验数据有限,采用经过试验验证的可靠的理论模型和数值计算方法来获取足够的疲劳数据,以弥补试验数据的不足。首先,提出了基于缺陷特征参数的疲劳损伤模型,其次,建立了理论模型的数值实现方法,并将数值计算结果与试验结果进行对比,验证了所提方法的可靠性。然后,开展数据驱动模型的训练与预测,采用K最近邻的数据驱动算法预测了增材制造AlSi10Mg的疲劳寿命,最后,深入分析了疲劳寿命随增材制造内部缺陷、疲劳载荷的变化规律,研究了数据驱动模型的训练数据量及模型参数对预测精度的影响。
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詹志新 高同州 刘传奇 吴圣川
Abstract:The fatigue damage and life prediction of additively manufactured metal material is a hot topic of current research. In this paper, the fatigue life prediction is carried out using a data-driven approach with the typical application of additive manufacturing AlSi10Mg. Considering the limited fatigue test data, a reliable theoretical model and numerical method verified by experiments are used to obtain sufficient fatigue data to make up for the lack of test data. First, a fatigue damage model based on the defect characteristic parameters is proposed, and second, the numerical implementation of the theoretical model is established, and the numerical results are compared with the test results to verify the reliability of the proposed method. Then, the training and prediction of the data-driven model are carried out, and the fatigue life of the additively manufactured AlSi10Mg was predicted by the K nearest neighbor data-driven algorithm. Finally, the variation law of the fatigue life with the internal defects of the additively manufactured and fatigue loads is analyzed in depth, and the influence of the number of the training data and parameters of data-driven model on the prediction accuracy is studied.
收稿日期: 2022-07-26      出版日期: 2023-06-19
ZTFLH:  V215.5  
  O346.2  
通讯作者: 詹志新     E-mail: zzxupc@163.com
引用本文:   
詹志新 高同州 刘传奇 吴圣川. 基于数据驱动的增材制造铝合金的疲劳寿命预测[J]. , 2023, 44(3): 381-394.
链接本文:  
http://manu39.magtech.com.cn/Jwk_gtlxxb/CN/10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.045     或     http://manu39.magtech.com.cn/Jwk_gtlxxb/CN/Y2023/V44/I3/381
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