機器學(xué)習(xí)在材料服役性能預(yù)測中的應(yīng)用

王紅珂，劉嘯天，林磊，孫海濤，呂云鶴，張晏瑋，薛飛

（1.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004；2.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082）

材料在服役過程中，由于受光照、熱能、機械能、輻照、潮濕等因素的影響，會逐步發(fā)生老化，進而導(dǎo)致材料性能下降甚至失效。材料失效不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失，造成環(huán)境污染和資源浪費，甚至可能釀成安全事故，引發(fā)各種社會問題。因此，材料服役性能研究和服役壽命預(yù)測一直是材料領(lǐng)域的研究熱點之一。

在早期研究中，通常將材料放置在自然環(huán)境或人工模擬環(huán)境中進行大量性能試驗，并在試驗過程中監(jiān)測材料性能的變化情況。然后找出試驗條件和材料性能之間的關(guān)系，進而預(yù)測材料服役性能的變化趨勢和服役壽命。但這種方法通常需要投放大量的試樣，試驗周期漫長，無法真實反映出實際環(huán)境中不同因素之間的協(xié)同作用和綜合效應(yīng)，在客觀性和普適性方面存在不足。

目前，材料服役性能研究主要分為四個方向：加速模擬實驗、力學(xué)性能研究、數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)挖掘。其中，加速模擬實驗是最簡便可行的方案，但加速過程會掩蓋材料服役的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，難以區(qū)分不同條件對材料性能影響的細(xì)微差別。力學(xué)性能研究通過經(jīng)典力學(xué)、斷裂力學(xué)、疲勞力學(xué)、損傷力學(xué)等方法建立材料力學(xué)方程，然后進行力學(xué)分析和服役性能預(yù)測。但對于受力復(fù)雜的情況，建立的力學(xué)方程非常復(fù)雜，并且很難反映材料的真實受力情況。……