周期晶格梁材料的标准化描述子

数十年来，人们大量研究了周期晶格梁材料（PLTMs）的拓扑结构以及机械及其他物理行为。其近乎无限的设计空间呈现了双重性：一方面极大地满足各种性能需求的可设计性；另一方面，在确定具有可调制性能的最佳候选材料时却带来了意想不到的不可克服性。近年来，增材制造和人工智能的发展，推动了探索设计空间和查找其边界的方法激增。然而，遗憾的是，尚未构建适用于机器学习的对PLTMs充分信息的规范性描述，这限制了逆向设计仅限于一些离散且受限的细致研究空间。本文中，我们发展了一套PLTMs的标准化描述子系统，将不仅编码几何配置，还编码机械属性，以矩阵形式建立结构与机械行为之间的良好定量关联。该系统主要包括用于晶格节点配置的几何矩阵、晶格梁截件属性的密度、拉伸和弯曲刚度矩阵，以及用于主周期方向的堆积矩阵。所有这些矩阵均基于PLTMs的内在本质理论推导，导致简洁的描述和充足的信息。对描述子特征（包括完整性和唯一性）的分析结果表明，其优势显著。此外，我们讨论了当前描述子系统如何应用于数据库构建和材料发现，并指出可能的开放问题。