面向纤维增强聚合物复合材料的受物理约束的 3D 扩散逆向设计
软凝聚态物质
2024-12-03 v1 材料科学
摘要
设计具有定制非线性应力-应变响应的纤维增强聚合物复合材料（FRPCs）可跨越多个行业。目前尚无实现针对整个应力-应变曲线进行 FRPC 逆向设计的研究。本文发展了 PC3D_Diffusion，一种用于 FRPC 逆向设计的 3D 空间扩散模型。我们生成 135 万个 FRPCs 并计算其应力-应变曲线用于训练。虽然基础 PC3D_Diffusion 能生成视觉效果不错的结果，但不足 10% 的 FRPCs 生成的基础模型是无碰撞的，即纤维彼此不相交。随后，我们提出一种基于损失引导、无学习的方法以在生成过程中应用物理约束。结果表明，PC3D_Diffusion 能在保证满足物理约束的同时生成高质量的定制机械行为设计。PC3D_Diffusion 推动了 FRPC 逆向设计，并可能促进其他 3D 材料的逆向设计，为依赖定制机械性能材料的行业提供了潜在应用。
关键词
引用
@article{arxiv.2412.01321,
title = {Physically Constrained 3D Diffusion for Inverse Design of Fiber-reinforced Polymer Composite Materials},
author = {Pei Xu and Yunpeng Wu and Srikanth Pilla and Gang Li and Feng Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.01321},
year = {2024}
}