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龙志林教授团队在材料领域Top期刊发表重要研究成果

作者 : 陈秋池 编辑 : 李银艳 来源:土木工程学院 发布时间 : 2022-06-28 09:55:32 点击量:

近日,我校土木工程学院龙志林教授团队在国际权威期刊《材料与设计》(Materials & Design,中科院1区,TOP期刊)在线发表题为“基于改进弹性模型的机器学习驱动非晶合金的理性设计”(Machine learning driven rationally design of amorphous alloy with improved elastic models)的研究论文,龙志林教授为通讯作者,第一作者为博士生李壮,我校为论文第一单位。

文章聚焦非晶合金的理性设计这一热点与难点,从弹性的角度,基于数据驱动的机器学习策略,对非晶合金展开了较为全面的研究。通过分别使用合金成分和结构描述符作为输入,利用多种机器学习方法,成功对弹性模型进行了优化、生成和解释。与之前报道的弹性模型相比,该方法具有精度高、操作简单、适用性广和解释性良好的显著优势。基于模型的解释发现,摩尔体积和鲍林电负性是影响非晶合金弹性常数的关键结构因子。通过对两个三元非晶合金体系的玻璃形成能力与塑性预测,所建立的弹性模型的性能得到了很好的验证。最后,基于改进的弹性模型,研究团队提出了一个基于四步策略的非晶合金设计框架。研究结果对加速非晶合金成分筛选和性能优化具有巨大潜力。

下图为非晶合金的弹性模型ML建立过程: 

下图为论文所提出的基于弹性视角的非晶合金设计框架:

今年5月,该课题组硕士生陈莎莎在《建筑与建筑材料》(Construction and Building Materials,中科院1区,TOP期刊)发表题为“冲击载荷下粒径对钙质砂颗粒破碎的影响” (Effects of particle size on the particle breakage of calcareous sands under impact loadings)的研究论文。论文通过系列均匀钙质砂的冲击荷载试验,研究了冲击载荷作用下钙质砂的尺寸依赖性行为,基于不同尺寸钙质砂的孔隙比与输入能量的关系,提出了临界能量的概念来解释砂土的抗冲击性能。此外,还提出了用于评价砂土破碎敏感性的“破碎敏感性指数”Bd,其定义为每单位输入能量下相对破碎指数的增量。

2021年10月,该课题组博士生旷杜敏在《岩土工程学报》(Acta Geotechnica,中科院1区,TOP期刊)发表题为“基于离散单元法(DEM)的颗粒破碎模拟方法”(A discrete element method (DEM)-based approach to simulating particle breakage)的研究论文。论文以离散单元法为基本数值框架,提出了一种新的颗粒破碎模拟方法,有效规避了传统基于离散元法的颗粒破碎模型方法中易于出现的质量或体积不守恒以及外部应力引入等问题。

龙志林教授长期致力于非晶合金等金属材料设计与力学行为、岩土工程材料宏微观力学行为等方面研究,在国际及国内学术刊物发表论文90余篇,先后承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、省科技重大专项、省自然科学基金等科研项目20余项,主持纵向科研经费过千万,主编《金属玻璃的发展与应用》一书入选“十四五”国家重点图书出版物专项规划项目。

论文链接:

(1) Machine learning driven rationally design of amorphous alloy with improved elastic models:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522005032?via%3Dihub

(2) Effects of particle size on the particle breakage of calcareous sands under impact loadings:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061822014829

(3) A discrete element method (DEM)-based approach to simulating particle breakage:https://link.springer.com/article/10.1007/s11440-021-01406-3

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