基于生成对抗神经网络的三维机织复合材料逆向设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于生成对抗神经网络的三维机织复合材料逆向设计方法，包括：通过超拉丁采样选取不同工艺结构的三维机织复合材料样本；Python脚本联立TexGen纺织建模软件生成三维机织复合材料单胞模型并导入Abaqus计算材料力学性能；对三维机织复合材料的工艺结构进行归一化编码结合材料力学性能作为数据集，训练生成对抗式神经网络并通过贝叶斯优化超参数。本发明专利技术通过对抗生成式神经网络模型建立三维机织复合材料工艺参数与力学性能之间的映射，能提高三维机织复合材料的设计研发效率50％以上，提高了三维机织复合材料的结构设计准确率和性能预测准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维机织复合材料设计及制造领域，尤其设计一种基于生成对抗神经网络的三维机织复合材料逆向设计方法。

技术介绍

1、纺织结构复合材料具有质量轻、强度高和耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、风力发电和军事工业等领域。其中，相较于传统二维机织复合材料，三维机织复合材料具有更好的抗冲击性能和层间性能。并且三维机织预制体具备更灵活的设计性和净近成形能力，已在航空发动机叶片、发动机喉衬、航天天线罩等航空航天领域的关键部件中得到实际应用。

2、尽管三维机织复合材料的高度可设计性提升了该材料的应用潜力，但同时引出了一个关键挑战：如何根据目标应用的需求设计最优结构。传统的试错法遵循结构设计-材料制备-性能评价路线以满足材料的目标应用需求，通过在不断迭代的过程当中对发现的问题进行改进，直到设计出满足要求的复合材料；该方法需要多次实验迭代逼近目标性能，存在成本高、效率低等缺点。为了解决这个问题，基于数值仿真的设计和机器学习的设计方法被应用到三维机织复合材料的设计中；其中基于数值仿真的设计是通过建立三维机织复合材料的几何模型和力学模型，利用有限元本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于生成对抗神经网络的三维机织复合材料逆向设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中纱线路径的归一化编码是在三维机织结构的代表性体积单元内以经纱方向的截面为特征，根据代表性体积单元内经纱沿代表性体积单元内Y和Z方向上不同路径的经纱根数、纬纱沿代表性体积单元内X和Z方向的根数形成x个[m×n]的矩阵；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤一中纱线细度、织物经纬密和纱线路径的表达式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤三中Abaqus的力学计算过程包括材料属性赋予、网...

【技术特征摘要】

1.一种基于生成对抗神经网络的三维机织复合材料逆向设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中纱线路径的归一化编码是在三维机织结构的代表性体积单元内以经纱方向的截面为特征，根据代表性体积单元内经纱沿代表性体积单元内y和z方向上不同路径的经纱根数、纬纱沿代表性体积单元内x和z方向的根数形成x个[m×n]的矩阵；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤一中纱线细度、织物经纬密和纱线路径的表达式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤三中abaqus的力学计算过程包括材料属性赋予、网格划分、设置单元属性、添加周期性边界、设置位移/载荷边界添加，并采用三维hashin失效准则作为纤维束的失效判据，基体采用von-mises作为失效判据，刚度折减作为损伤单元的退化方案；所述力学性能参数包括材料弹性模量、极限强度和密度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤五中生成器采用全连接神经网络将低维的噪声数据中生成高维的伪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张典堂，郑建华，晋阳，逄增媛，王华兵，钱坤，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：