[發明專利]一種輔助激光防護涂層選材及設計方法和系統

有效

• 申請號: 202111362556.1
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114065628B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 馬壯;高麗紅;朱時珍;劉玲;柳彥博;郝杰;安冬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明涉及一種輔助激光防護涂層選材及設計方法和系統。本發明通過采用神經網絡模型，基于現有的實驗數據和先驗知識構建得到激光防護涂層選材方案，具有預測速度快、精確度較高和成本低等優點。再利用激光防護涂層選材方案指導涂層設計開發，將大大縮短材料的設計開發周期，降低材料研發成本。

技術領域

本發明涉及涂層防損傷研究技術領域，特別是涉及一種輔助激光防護涂層選材及設計方法和系統。

背景技術

隨著激光技術的快速發展，激光的功率大幅提高，高功率激光在與材料相互作用時會造成強烈的破壞，給人員設備等構成嚴重威脅，因此探索面向不同使用環境的高性能激光防護涂層定制化開發方法，對于激光打擊或激光環境下人員設備的安全具有重要意義。

但是，相較于激光技術的快速發展，激光防護涂層的開發速度明顯緩慢。激光防護涂層的開發過程一般包括：設計成分配比；選擇制備工藝；確定工藝參數等。激光防護涂層制備包括配料、制備涂層和固化等環節，每個環節的操作不同均會對涂層最終的抗激光損傷性能造成影響；并且激光輻照實驗價格昂貴，對涂層進行抗激光損傷測試成本高。面對不同的使用條件時，所需成分配比和工藝也會有所差異，因此若采用傳統的試錯法對高性能激光防護涂層進行精準設計，實驗任務繁重，對人力物力的消耗極大，不確定性高且研發效率低。因此，探索新型材料設計開發方法，以提高激光防護涂層研發效率、提高選材精度以及降低生產成本成為本領域系帶解決的技術問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種輔助激光防護涂層選材及設計方法和系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種輔助激光防護涂層選材及設計方法，包括：

根據激光與涂層間相互作用機理的先驗知識確定影響基體背溫的關鍵因素；所述關鍵因素包括：防護涂層的成分組成、基本性能、熱化學反應數據、結構特性以及使用條件；

根據所述關鍵因素選取輸入特征，并以涂層在激光燒蝕下的基體背溫為輸出變量建立數據集；

對所述數據集進行預處理得到處理后的數據集；

利用隨機抽樣法對所述處理后的數據集進行劃分得到訓練集、測試集和驗證集；

采用所述訓練集對神經網絡模型進行訓練得到預測模型；

對所述預測模型進行優化得到優化模型；所述測試集用于評價所述優化模型；所述驗證集用于驗證所述優化模型；

將隨機噪聲加入至輸入特征得到特征矩陣；

將所述特征矩陣輸入至所述優化模型得到第一基體背溫預測結果；

確定所述涂層在激光燒蝕下的基體背溫和第一基體背溫預測結果間的差值，根據所述差值對輸入特征進行排序得到排序結果；

根據所述排序結果確定涂層激光防護性能的影響因素；

根據所述影響因素生成激光防護涂層選材方案；

根據所述激光防護涂層選材方案設計激光防護涂層。

優選地，所述預處理包括：缺失值處理、異常值處理、重復值處理、歸一化處理和規范化處理。

優選地，所述對所述預測模型進行優化得到優化模型，具體包括：

采取遺傳算法對所述預測模型進行優化得到優化模型。

優選地，所述優化模型為輸出達到收斂且采用所述驗證集驗證時平均誤差函數最小的模型。

優選地，所述測試集評價所述預測模型的操作過程為：

將所述測試集中的輸入特征輸入所述優化模型，得到第二基體背溫預測結果；