紐約州特洛伊——材料和機(jī)械科學(xué)家正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)來快速審查可用于下一代環(huán)境屏障涂層的元素組合，以保護(hù)在航空航天和太空環(huán)境的極端條件下行駛的車輛。該項(xiàng)目由倫斯勒理工學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，得到了美國國家科學(xué)基金會(huì)的支持。
環(huán)境屏障涂層或 EBC 用于密封火箭、高超音速噴氣機(jī)和其他太空飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)部件中的部件。這些涂層可保護(hù)零件免受高溫、超音速、強(qiáng)應(yīng)力以及嚴(yán)重氧化和腐蝕等惡劣操作條件的影響。稀土硅酸鹽是 EBC 的當(dāng)前選擇，用于涂覆最先進(jìn)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的碳化硅基陶瓷基體材料，但這些材料存在問題，并且會(huì)降低性能。
作為替代方案，Rensselaer 團(tuán)隊(duì)提出了由多組分稀土磷酸鹽而不是硅酸鹽制成的 EBC。
“為了設(shè)計(jì)具有變革性性能的下一代 EBC，需要新的概念和創(chuàng)新，”機(jī)械、航空航天和核工程系教授、該贈(zèng)款的首席研究員Jie Lian說。“提議的多組分稀土磷酸鹽為設(shè)計(jì)未來的 EBC 和擴(kuò)展其性能提供了無限的可能性。”
這筆 180 萬美元的 NSF 贈(zèng)款旨在通過協(xié)同高通量計(jì)算——數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)和機(jī)器學(xué)習(xí)，徹底改變材料設(shè)計(jì)并支持方法開發(fā)。研究人員將使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)算法創(chuàng)建多種配置的元素組合，為未來航空航天和太空運(yùn)輸系統(tǒng)所需的高性能 EBC 確定最有利的框架。
材料科學(xué)與工程系的聯(lián)合首席研究員兼教授Liping Huang說：“經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)方法成本太高，很快就無法在大型設(shè)計(jì)空間中發(fā)現(xiàn)材料。”“我們的目標(biāo)是一種新方法，將基于物理的建模與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，以預(yù)測(cè)下一代 EBC 的最佳成分和微觀結(jié)構(gòu)。”
極端環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)和材料行為專家連和高通量原子模擬專家黃，有限元分析專家、中心主任蘇夫拉努德加入了這個(gè)為期四年的研究項(xiàng)目。建模，仿真，并在倫斯勒影像醫(yī)學(xué)(CeMSIM)，和露西張，機(jī)器學(xué)習(xí)專家，機(jī)械，航空航天系教授，核工程。
“根據(jù)高通量多尺度模擬生成的數(shù)據(jù)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以加速多組分稀土磷酸鹽作為 EBC 的結(jié)構(gòu)和性能的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，”張說。
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