材料参数的空间分布相似性分析方法、系统及计算机技术方案

本发明专利技术公开一种材料参数的空间分布相似性分析方法、系统及计算机，涉及材料科学与工程技术领域。本发明专利技术通过采用处理得到的参比参数组和待分析参数组分别对构建好的神经网络模型进行训练和应用，能够得到参比指标参数和空间分布相似性指标参数，然后，基于参比指标参数和空间分布相似性指标参数实现材料参数空间分布的相似性的定量化分析，以精确实现基于机器学习方法和神经网络技术，定量计算两组或两组以上材料参数空间分布的相似性的目的，进而为产品制备提供可靠的理论依据。进而为产品制备提供可靠的理论依据。进而为产品制备提供可靠的理论依据。

【技术实现步骤摘要】
材料参数的空间分布相似性分析方法、系统及计算机


[0001]本专利技术涉及材料科学与工程
，特别是涉及一种材料参数的空间分布相似性分析方法、系统及计算机。

技术介绍

[0002]在材料科学与工程领域中，材料的结构/成分与材料的制备/加工共同决定材料的性能，而这些特性又共同影响材料的使用性能。通过实验的方法定量表征材料在加工成型过程中的特性参数及测试材料在加工成型完成后的力学性能和物理性能是材料研发与产品制造过程中必不可少的。传统的“试错法”研发模式从试样到缩比件到试验件需要经过反复多次试验，研究费用高，产品制造质量的可控性差，制件合格率低，制约新材料新产品研制效率和应用。
[0003]21世纪以来，随着半导体集成电路技术的迅速发展，微型计算机的运算能力不断提高，通过计算机仿真方法进行模拟研究已成为新材料新产品开发过程中的重要组成部分。在传统的实验方法中，仅能获得离散的有限局部的参数信息，即仅能在样品中布置传感器的位置获得相应的加工过程参数，如仅能在布置热电偶/热电阻的位置获取温度信息，或是获取样品/产品特定位置的力学性能或是物理性能信息。而通过计算仿真方法，可以获得材料参数在材料表面及内部连续空间中的分布信息，同时，近年来出现的如数字图像相关(DIC)技术，可获得物体表面的位移和应变的分布信息，这些技术或方法不仅可以提供特定位置的材料参数信息，还可以提供不同位置的参数之间的空间分布信息，其材料研究与开发中的信息量得以大大增加。
[0004]但是，制备得到的产品并不单单受特定位置的力学性能或是物理性能信息等影响，其厚度、性能和强度等还受材料参数空间分布的影响，然而，现有技术中缺少对材料参数空间分布进行定量分析的系统或方法，仅能提取材料表面与内部连续空间内的特征值进行分析，或定性地对空间分布进行评估，大量信息被抛弃。因此，本领域亟需一种可以定量评估的材料参数的空间分布的分析方法或系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种材料参数的空间分布相似性分析方法、系统及计算机，能够精确确定两组或两组以上材料参数空间分布的相似性，进而为产品制备提供可靠的理论依据。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种材料参数的空间分布相似性分析方法，包括：
[0008]获取待生产产品中采用的各材料的材料参数、材料参数处理方式参数和材料参数类型参数；所述材料参数包括：材料的结构/成分参数、材料的制备/加工过程参数及材料的性能参数；所述材料参数处理方式参数包括：材料参数的维度信息、材料参数每个维度值以及材料参数的标准化方式；
[0009]基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组；所述参比参数组的个数为一组；所述待分析参数组的个数为一组或多组；
[0010]构建神经网络模型；所述神经网络模型包括编码器和解码器；
[0011]采用所述参比参数组训练所述神经网络模型得到训练好的神经网络模型；
[0012]采用所述参比参数组训练所述神经网络模型的过程中确定所述神经网络模型的损失函数值，并将这一损失函数值作为参比指标参数；
[0013]将所述待分析参数组输入训练好的所述神经网络模型得到输出值；
[0014]确定所述待分析参数组与所述输出值间的损失函数值，并将这一所述损失函数值作为空间分布相似性指标参数；
[0015]根据所述参比指标参数和所述空间分布相似性指标参数确定待生产产品中采用的各材料的材料参数间的空间分布相似性，得到空间分布相似性结果。
[0016]可选的，基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组，具体包括：
[0017]基于所述材料参数处理方式参数对所述材料参数进行标准化处理得到标准化材料参数；
[0018]基于所述材料参数类型参数将用于被比较的所有所述标准化材料参数组合为所述参比参数组；
[0019]基于所述材料参数类型参数将用于比较的每一组所述标准化材料参数组合为所述待分析参数组。
[0020]可选的，所述编码器的结构与所述解码器的结构对称，或所述编码器的结构与所述解码器的结构不对称。
[0021]可选的，所述材料参数的标准化方式包括：min
‑
max标准化、log函数转换、atan函数转换和z
‑
score标准化。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术提供的材料参数的空间分布相似性分析方法，通过采用处理得到的参比参数组和待分析参数组分别对构建好的神经网络模型进行训练和应用，能够得到参比指标参数和空间分布相似性指标参数，然后，基于参比指标参数和空间分布相似性指标参数实现材料参数空间分布的相似性的定量化分析，以精确实现基于机器学习方法和神经网络技术，定量计算两组或两组以上材料参数空间分布的相似性的目的，进而为产品制备提供可靠的理论依据。
[0024]本专利技术还提供了一种材料参数的空间分布相似性分析系统，以用于实施上述提供的材料参数的空间分布相似性分析方法；所述系统包括：
[0025]参数输入模块，用于获取待生产产品中采用的各材料的材料参数、材料参数处理方式参数和材料参数类型参数，并用于基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组；所述材料参数包括：材料的结构/成分参数、材料的制备/加工过程参数及材料的性能参数；所述材料参数处理方式参数包括：材料参数的维度信息、材料参数每个维度值以及材料参数的标准化方式；
[0026]机器学习技术模块，与所述参数输入模块连接，用于建立人工神经网络，并用于基
于所述参比参数组和所述待分析参数组完成神经网络模型的训练和应用，得到参比指标参数和空间分布相似性指标参数；
[0027]相似性评估模块，与所述机器学习技术模块连接，用于根据所述参比指标参数和所述空间分布相似性指标参数确定待生产产品中采用的各材料的材料参数间的空间分布相似性，得到空间分布相似性结果。
[0028]可选的，所述参数输入模块包括：
[0029]输入参数标准化处理单元，用于基于所述材料参数处理方式参数对所述材料参数进行标准化处理得到标准化材料参数；
[0030]输入参数类型判断单元，与所述输入参数标准化处理单元连接，用于基于所述材料参数类型参数将用于被比较的所有所述标准化材料参数组合为所述参比参数组，并基于所述材料参数类型参数将用于比较的每一组所述标准化材料参数组合为所述待分析参数组；
[0031]参比参数组存储单元，与所述输入参数类型判断单元连接，用于存储所述参比参数组；
[0032]待分析参数组存储单元，与所述输入参数类型判断单元连接，用于存储所述待分析参数组。
[0033]可选的，所述机器学习技术模块包括：
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料参数的空间分布相似性分析方法，其特征在于，包括：获取待生产产品中采用的各材料的材料参数、材料参数处理方式参数和材料参数类型参数；所述材料参数包括：材料的结构/成分参数、材料的制备/加工过程参数及材料的性能参数；所述材料参数处理方式参数包括：材料参数的维度信息、材料参数每个维度值以及材料参数的标准化方式；基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组；所述参比参数组的个数为一组；所述待分析参数组的个数为一组或多组；构建神经网络模型；所述神经网络模型包括编码器和解码器；采用所述参比参数组训练所述神经网络模型得到训练好的神经网络模型；采用所述参比参数组训练所述神经网络模型的过程中确定所述神经网络模型的损失函数值，并将这一损失函数值作为参比指标参数；将所述待分析参数组输入训练好的所述神经网络模型得到输出值；确定所述待分析参数组与所述输出值间的损失函数值，并将这一所述损失函数值作为空间分布相似性指标参数；根据所述参比指标参数和所述空间分布相似性指标参数确定待生产产品中采用的各材料的材料参数间的空间分布相似性，得到空间分布相似性结果。2.根据权利要求1所述的材料参数的空间分布相似性分析方法，其特征在于，基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组，具体包括：基于所述材料参数处理方式参数对所述材料参数进行标准化处理得到标准化材料参数；基于所述材料参数类型参数将用于被比较的所有所述标准化材料参数组合为所述参比参数组；基于所述材料参数类型参数将用于比较的每一组所述标准化材料参数组合为所述待分析参数组。3.根据权利要求2所述的材料参数的空间分布相似性分析方法，其特征在于，所述编码器的结构与所述解码器的结构对称，或所述编码器的结构与所述解码器的结构不对称。4.根据权利要求1所述的材料参数的空间分布相似性分析方法，其特征在于，所述材料参数的标准化方式包括：min
‑
max标准化、log函数转换、atan函数转换和z
‑
score标准化。5.一种材料参数的空间分布相似性分析系统，其特征在于，用于实施如权利要求1
‑
4任意一项所述材料参数的空间分布相似性分析方法；所述系统包括：参数输入模块，用于获取待生产产品中采用的各材料的材料参数、材料参数处理方式参数和材料参数类型参数，并用于基于所述材料参数处理方式参数和所述材料参数类型参数对所述材料参数进行处理，得到参比参数组和待分析参数组；所述材料参数包括：材料的结构/成分参数、材料的制备/加工过程参数及材料的性能参数；所述材料参数处理方式参数包括：材料参...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钰博，李敏，王绍凯，顾轶卓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：