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Predictor−corrector inverse design scheme for property−composition prediction of amorphous alloys

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2025年第1期35卷 169-183页

作者： Tao LONG Zhi-lin LONG Bo PANG School of Mechanical Engineering and Mechanics Xiangtan UniversityXiangtan 411105China School of Civil Engineering Xiangtan UniversityXiangtan 411105China

In order to develop a generic framework capable of designing novel amorphous alloys with selected target properties,a predictor−corrector inverse design scheme(PCIDS)consisting of a predictor module and a corrector module was presented.A high-precision forward prediction model based on deep neural networks was developed to implement these two *** utmost importance,domain knowledge-guided inverse design networks(DKIDNs)and regular inverse design networks(RIDNs)were also *** forward prediction model possesses a coefficient of determination(R^(2))of 0.990 for the shear modulus and 0.986 for the bulk modulus on the testing ***,the DKIDNs model exhibits superior performance compared to the RIDNs *** is finally demonstrated that PCIDS can efficiently predict amorphous alloy compositions with the required target properties.

关键词： amorphous alloys machine learning deep neural networks inverse design elastic modulus

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基于融合策略的块体金属玻璃形成能力预测

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1558-1570页

作者：张婷龙志林彭黎湘潭大学土木工程学院湘潭411105

提出一种融合策略来提高随机森林(RF)、k近邻(KNN)、梯度提升决策树(GBDT)和极端梯度提升(XGBoost)模型预测块体金属玻璃(BMGs)形成能力(GFA)的准确性。该策略使用训练好的卷积神经网络(CNN)模型提取来特征向量,且合金的成分信息是唯一... 详细信息

提出一种融合策略来提高随机森林(RF)、k近邻(KNN)、梯度提升决策树(GBDT)和极端梯度提升(XGBoost)模型预测块体金属玻璃(BMGs)形成能力(GFA)的准确性。该策略使用训练好的卷积神经网络(CNN)模型提取来特征向量,且合金的成分信息是唯一的输入变量,不需要通过实验获得其他物理和化学特性。此外,通过网格搜索方法和k折交叉验证对RF、KNN、GBDT和XGBoost模型的超参数进行了优化。结果表明,本文作者提出的4种融合模型CNN-RF、CNN-KNN、CNN-GBDT和CNN-XGBoost比上述4种机器学习模型(即RF、KNN、GBDT和XGBoost模型)预测精度更高,这表明训练好的CNN模型比人工特征提取更为高效。此外,与已报道的机器学习模型和GFA判据相比,本文作者提出的融合模型可以更精准地预测金属玻璃的形成能力。

关键词：块体金属玻璃玻璃形成能力机器学习卷积神经网络合金成分

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基于逾渗理论的非晶合金屈服行为研究

物理学报 2017年第18期66卷 165-172页

作者：平志海钟鸣龙志林湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105

从非晶合金的微观结构出发,基于处理强无序和具有随机几何结构系统常用的理论方法——逾渗理论来描述非晶合金剪切屈服时的塑性流变.为了更好地理解非晶合金剪切带萌生时的临界问题,结合已有的"自由体积(free volume)模型"和"剪切转变区... 详细信息

从非晶合金的微观结构出发,基于处理强无序和具有随机几何结构系统常用的理论方法——逾渗理论来描述非晶合金剪切屈服时的塑性流变.为了更好地理解非晶合金剪切带萌生时的临界问题,结合已有的"自由体积(free volume)模型"和"剪切转变区(shear transformation zone)模型",建立了非晶合金剪切转变的逾渗模型.以Cu_(25)Zr_(75)二元非晶合金为例,计算了在剪切转变区内易发生塑性流动的原子团簇剪切失稳的逾渗阈值,并粗略估算了这些原子团簇的大小.研究发现,剪切失稳的逾渗阈值与临界约化自由体积浓度(x_c～2.4%)有着相似的特性,不同之处在于其值与自由体积的分散度有着密切联系.研究结果作为非晶合金的韧脆转变问题提供了新思路.

关键词：非晶合金逾渗理论剪切失稳逾渗阈值

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块体非晶合金剪切带的原子力纳米压痕行为

中国有色金属学报 2011年第6期21卷 1444-1449页

作者：许福龙志林彭建张平湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105

通过原子力显微镜(AFM)纳米压痕实验研究传统纳米压痕实验形成的Fe基非晶合金剪切带区域及未变形区域的变形;结合压痕形貌实时原位观测,探讨块体非晶合金塑性变形局域化的原因。结果表明:最大载荷44.6μN下,材料的剪切带、剪切带间和未... 详细信息

通过原子力显微镜(AFM)纳米压痕实验研究传统纳米压痕实验形成的Fe基非晶合金剪切带区域及未变形区域的变形;结合压痕形貌实时原位观测,探讨块体非晶合金塑性变形局域化的原因。结果表明:最大载荷44.6μN下,材料的剪切带、剪切带间和未变形区域的AFM纳米压痕残余面积分别为3 274.7、2 976.5和2 879.2 nm2,对应的硬度分别为13.62、14.98和15.49 GPa,剪切带区域的硬度值比未变形区域的硬度值降低了约10%,说明塑性变形过程中,过剩自由体积的产生使剪切带结构发生软化。

关键词：块体非晶合金剪切带原子力纳米压痕硬度

带约束拉杆钢管/竹胶板组合空芯短柱的偏心抗压性能

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农业工程学报 2016年第15期32卷 75-82页

作者：赵卫锋谷伟周靖龙志林湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

采用冷弯薄壁方型钢管和胶合竹板通过横向约束拉杆和结构胶黏剂复合成顺纹抗压的组合空芯短柱(thin-walled steel tube/bamboo-plywood composite hollow short column with binding bars,SBCCB),采用9个试件研究SBCCB试件的偏心抗压破... 详细信息

采用冷弯薄壁方型钢管和胶合竹板通过横向约束拉杆和结构胶黏剂复合成顺纹抗压的组合空芯短柱(thin-walled steel tube/bamboo-plywood composite hollow short column with binding bars,SBCCB),采用9个试件研究SBCCB试件的偏心抗压破坏模式、抗压承载力和影响规律。结果表明,SBCCB试件受压破坏形态主要为柱端开胶破坏、横向约束拉杆之间基体胶合界面开胶剥离破坏和胶合竹板局部压屈破坏;SBCCB抗压极限荷载随胶合竹净横截面积增大而提高,随着长细比和荷载偏心率的增大而降低,随空心率增大而增大;约束拉杆可有效延迟SBCCB的开胶剥离破坏,改变屈曲破坏模式,有助于试件抗压承载力的提高;相对于不带约束拉杆试件,SBCCB抗压极限应力提高约17.64%;局部翘曲随约束拉杆间距减小而减小,相对拉杆间距比3.0以下能确保较小的局部翘曲变形。薄壁钢管和胶合竹板能形成较好的复合抗压结构单元,该批试件平均值抗压强度达到18.54 MPa,展现了优异的抗压性能。SBCCB可作为绿色建筑材料广泛应用于现代装配式工程结构,同时拓展竹材的应用途径,实现"以竹代木,以竹代钢",具有很好的工程价值和应用前景。

关键词：竹承载力抗压测试胶合竹板薄壁型钢管组合空芯柱约束拉杆偏心抗压

Cu_(45)Zr_(55-x)Al_x(x=3,7,12)块体非晶合金的第一性原理分子动力学模拟研究

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物理学报 2014年第11期63卷 305-313页

作者：危洪清龙志林许福张平唐翌湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 湘潭大学物理系湘潭411105

利用第一性原理分子动力学模拟对Cu45Zr55-xAlx(x=3,7,12)块体非晶合金熔体在快速冷却为玻璃态过程中原子结构的演变进行了系统的研究.结果显示,以Al为中心的二十面体是合金熔体在液—固转变过程中最稳定的原子团簇结构,可视为该合金系... 详细信息

利用第一性原理分子动力学模拟对Cu45Zr55-xAlx(x=3,7,12)块体非晶合金熔体在快速冷却为玻璃态过程中原子结构的演变进行了系统的研究.结果显示,以Al为中心的二十面体是合金熔体在液—固转变过程中最稳定的原子团簇结构,可视为该合金系中的基本结构单元;以Al为中心的稳定团簇的数量和在空间中的组成形式决定了该合金微观结构的非均匀性和原子扩散能力的大小,这也是影响合金宏观力学性能和玻璃形成能力的关键因素.

关键词：块体金属玻璃原子团簇成分设计玻璃形成能力

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几种稀土金属间化合物的配制及结构测定

湘潭大学自然科学学报 2003年第2期25卷 34-37页

作者：黄伯清龙志林周辉湘潭大学材料与光电物理学院湖南湘潭411105 上海海洋石油局信息中心上海030000

用高频熔炼的方法配制了三个稀土金属间化合物即 (K ,M ,N) .采用X射线衍射法测定了它们的晶体结构 ,结果表明 :K(NdAl1 .75Si0 .2 5)属于立方晶系 ,点阵参数a =7.986× 10 - 1 0 m ;化合物M(NdAl2 Si2 )和N(NdAl1 .2 5Si0 .75)是六方晶... 详细信息

用高频熔炼的方法配制了三个稀土金属间化合物即 (K ,M ,N) .采用X射线衍射法测定了它们的晶体结构 ,结果表明 :K(NdAl1 .75Si0 .2 5)属于立方晶系 ,点阵参数a =7.986× 10 - 1 0 m ;化合物M(NdAl2 Si2 )和N(NdAl1 .2 5Si0 .75)是六方晶系 ,其点阵参数分别为a =4.2 3× 10 - 1 0 m、c =6.71× 10 - 1 0 m ,N和a =4.2 76× 10 - 1 0 m、c =4.2 0 4× 10 - 1 0 m .

关键词：稀土金属间化合物晶体结构衍射谱的指标化

带约束拉杆方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱轴心抗压性能

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复合材料学报 2016年第10期33卷 2325-2335页

作者：赵卫锋屈鹏周靖龙志林湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

为解决方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCC)在压缩载荷下易开胶失效的问题,提出了一种新型的带横向约束拉杆的方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCCB)。首先,对9根SBCCB进行了轴心抗压试验,考察了SBCCB受压破坏形态,分析了SBCCB的... 详细信息

为解决方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCC)在压缩载荷下易开胶失效的问题,提出了一种新型的带横向约束拉杆的方形薄壁钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCCB)。首先,对9根SBCCB进行了轴心抗压试验,考察了SBCCB受压破坏形态,分析了SBCCB的截面尺寸、长细比和截面组合方式对其开胶载荷和极限承载载荷的影响,并将SBCCB的极限压应力与已有的SBCC数据进行了比较;然后,通过非线性回归分析,建立了SBCCB轴心抗压承载力计算公式。结果表明:SBCCB的轴心抗压失效破坏主要为柱端及柱身横向约束拉杆之间的竹胶合板开胶失效和竹胶合板材料破坏失效,其极限承载力不仅与截面尺寸和长细比相关,而且受截面组合方式影响。设置横向约束拉杆可有效减缓开胶失效,改变极限破坏模式,显著提高极限承载力;与SBCC的极限压应力相比,SBCCB的极限压应力平均提高26%。

关键词：竹胶合板方形薄壁钢管约束拉杆组合空芯柱轴心抗压极限承载力

一种铁基块体金属玻璃纳米压痕蠕变行为的加载速率敏感性(英文)

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中国有色金属学会会刊：英文版 2013年第6期23卷 1646-1651页

作者：许福龙志林邓旭辉张平湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105

通过纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明,该铁基块体金属玻璃的蠕变变形随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂率函数计算得到了材料室温... 详细信息

通过纳米压痕蠕变实验研究了加载速率对{[(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05]0.96Nb0.04}96Cr4块体金属玻璃室温蠕变变形的影响。结果表明,该铁基块体金属玻璃的蠕变变形随着加载速率的增加而增大。此外,根据经验幂率函数计算得到了材料室温蠕变应力指数,当加载速率从1mN/s增加到50mN/s时,应力指数从28.1逐渐下降到4.9,显示出显著的压痕加载速率敏感性。最后,基于自由体积理论和剪切转变区理论对该铁基块体金属玻璃的纳米压痕蠕变行为进行了探讨,并对实验结果和分析结果提供了半定量的解释。

关键词：块体金属玻璃纳米压痕蠕变加载速率敏感性