[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元性能預(yù)測(cè)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211519943.6
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN115859806A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳奕潤(rùn);毛忠發(fā);馮毅慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06F30/17;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元性能預(yù)測(cè)方法及裝置，其中所述方法包括：獲取訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以D2向量為輸入和以吸收能量為輸出；對(duì)待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的三維模型進(jìn)行表面點(diǎn)云分析，得到所述待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元關(guān)聯(lián)的待測(cè)D2分布，再獲取對(duì)應(yīng)的待測(cè)D2向量；將所述待測(cè)D2向量輸入至所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行求解，得到所述待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的吸收能量。本發(fā)明通過搭建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以根據(jù)輸入的任意一個(gè)待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀特征快速高效地預(yù)測(cè)出該待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的機(jī)械性能，可以避免不必要的材料浪費(fèi)，也可以進(jìn)一步降低點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)間成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元性能預(yù)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是由一系列點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元連接形成的網(wǎng)絡(luò)狀幾何結(jié)構(gòu)，通過增材制造技術(shù)打印制造的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)由于其可調(diào)節(jié)的機(jī)械性能被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，通常需要優(yōu)先設(shè)計(jì)出相關(guān)的各個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元，而各個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的性能好壞也影響著點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的整體性能。目前針對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的性能預(yù)測(cè)方式主要有以下兩種：其一，通過增材制造技術(shù)打印出具有不同設(shè)計(jì)參數(shù)的多個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元樣品，再通過萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)多個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元樣品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)分析，進(jìn)而從中選擇出機(jī)械性能最好的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元樣品，但是由于增材制造技術(shù)所采用的打印材料普遍較貴，整個(gè)實(shí)施過程將帶來不可避免的材料浪費(fèi)和時(shí)間成本損失；其二，利用有限元分析方式對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行仿真分析，但是由于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)部含有大量微結(jié)構(gòu)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)建模和響應(yīng)分析的工作量巨大，無(wú)疑將延長(zhǎng)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元性能預(yù)測(cè)方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

第一方面，提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元性能預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

獲取訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以D2向量為輸入和以吸收能量為輸出；

對(duì)待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的三維模型進(jìn)行表面點(diǎn)云分析，得到所述待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元關(guān)聯(lián)的待測(cè)D2分布，再獲取對(duì)應(yīng)的待測(cè)D2向量；

將所述待測(cè)D2向量輸入至所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行求解，得到所述待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的吸收能量。

進(jìn)一步地，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練過程為：

獲取若干個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元對(duì)應(yīng)的若干個(gè)三維模型，所述若干個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的形狀類型不同；

對(duì)所述若干個(gè)三維模型進(jìn)行表面點(diǎn)云分析，得到所述若干個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元關(guān)聯(lián)的若干個(gè)D2分布，再獲取對(duì)應(yīng)的若干個(gè)D2向量；

按照既定壓縮進(jìn)給量對(duì)所述若干個(gè)三維模型進(jìn)行單軸壓縮仿真，得到所述若干個(gè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元對(duì)應(yīng)的若干個(gè)力位移曲線，再獲取對(duì)應(yīng)的若干個(gè)吸收能量；

根據(jù)所述若干個(gè)D2向量和所述若干個(gè)吸收能量，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

搭建包含有輸入層、隱藏層和輸出層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集輸入至所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行迭代訓(xùn)練。

進(jìn)一步地，所述既定壓縮進(jìn)給量為1mm。

進(jìn)一步地，所述若干個(gè)吸收能量中的每個(gè)吸收能量是通過將對(duì)應(yīng)的力位移曲線進(jìn)行積分處理得到的。

進(jìn)一步地，所述待測(cè)D2分布的獲取過程為：

從所述待測(cè)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的三維模型上隨機(jī)獲取若干個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)，再對(duì)每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行兩點(diǎn)間距離計(jì)算，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的若干個(gè)距離值；

根據(jù)所述若干個(gè)距離值和既定分區(qū)數(shù)量構(gòu)建出頻數(shù)直方圖，所述頻數(shù)直方圖即為待測(cè)D2分布。

進(jìn)一步地，所述待測(cè)D2向量的獲取過程為：