基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，属于超纤维增强水凝胶结构设计领域，包括以下步骤：S1、数据生成：构建得到物理场图像数据集和纤维分布图像数据集；S2、数据预处理：归一化，调整图像的大小，构建得到深度学习模型的数据集；S3、训练生成对抗网络；S4、验证，并利用验证通过的生成对抗网络根据目标物理场设计纤维分布。本发明专利技术采用上述基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，在给定应力或位移场的前提下，利用生成对抗网络可有效预测超纤维水凝胶复合材料的结构，从而在药物输送和柔性电子领域具有巨大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超纤维增强水凝胶结构设计，尤其涉及基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法。

技术介绍

1、水凝胶因其高可恢复性、良好的生物相容性和对环境刺激的敏感性而在软机器人、生物医学工程和柔性电子工程中受到高度关注。然而，传统水凝胶普遍存在机械强度和韧性较差的缺陷，导致其在工程应用中受到限制。

2、为解决上述问题，现有技术通过将不同类型的纤维融入水凝胶基体中，提高纯水凝胶的力学性能，以追求高强度和韧性，并获得力学领域的各向异性。由此，现有技术提出了以下一系列本构模型来描述纤维增强水凝胶在溶胀过程中的各向异性变形：

3、liu y，zhang h，wang j，zheng在《anisotropic swelling in fiber-reinforcedhydrogels:an incremental finite element method and its applications in designof bilayer structures》中公开了通过考虑flory-rehner理论中纤维膨胀的影响，推导出各向异本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：步骤S1所述的物理场包括应力场和位移场。

3.根据权利要求2所述的基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：在步骤S1中，建立二维超纤维增强水凝胶复合材料模型，通过模拟温度和外部溶液中可电解溶质电离出的阴、阳离子浓度变化来引起超纤维增强水凝胶复合材料自由膨胀过程，其具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于GAN的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其...

【技术特征摘要】

1.基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：步骤s1所述的物理场包括应力场和位移场。

3.根据权利要求2所述的基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：在步骤s1中，建立二维超纤维增强水凝胶复合材料模型，通过模拟温度和外部溶液中可电解溶质电离出的阴、阳离子浓度变化来引起超纤维增强水凝胶复合材料自由膨胀过程，其具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：超纤维为具有正弦结构的线型结构纤维，其被定义为具有泊松比和弹性模量e的线性弹性固体，在自由状态下的超纤维的总高度h和宽度t被赋予相同的初始值；

5.根据权利要求4所述的基于gan的新型超纤维增强水凝胶结构的逆向设计方法，其特征在于：水凝胶基质本构模型建立过程如下：

6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴宇，刘传志，张高华，黄硕，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：