真实图像引导的水泥水化微结构三维演化反向智能建模与性能评估

基本信息
批准号:61573166
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王琳
学科分类:
依托单位:济南大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周劲,张蕾,韩士元,王栋,杜鹏,王丹,刘姗姗,吴金岩,唐坤
关键词:
系统建模高性能计算反向建模水泥水化智能计算
结项摘要

Computer modeling and simulation for cement hydration and microstructure evolution have been proven to be a useful tool for understanding the chemical mechanism of cement hydration, predicting the properties of hydration process, researching the relationship between microstructure and performance, and improving the design of high performance cement material. However, due to the complexity of cement hydration mechanism and paste microstructure, there’s no fix-positioned hydration model and performance estimation method, which close to real development of microstructure from both structure and process. Scientists failed to establish the relatively real initial status for virtual microstructure, failed to define a development method that reflects the real hydration process of microstructure, and also failed to establish an accurate and logical estimation method for indicators of virtual microstructure. Guided by real three dimensional and four dimensional microstructure images, this project will reversely build three dimensional fixed microcsructure development and performance estimation model, which closes to real structure and process, using intelligent method. The project first extracts Markov Random Fields model that can be customized and describes the initial microstructure using evolutionary computation. Then, based on obtained four dimensional data, under the environment of GPGPU clusters, the project builds three dimensional cellular automata, whose cell’s behavior is controlled by deep neural networks, to simulate development of microstructure. The compressive strength and porosity are estimated by image features of virtual microstructure directly.

水泥水化过程及其微观结构演化的建模与模拟是揭示水泥水化原理、预测水化过程、研究微结构与性能之间的关系及改进高性能水泥材料设计的有效手段。然而,由于水泥水化机理和泥浆微观结构的极端复杂性,目前尚不存在从结构和过程两个方面都接近真实情况的微结构定点演化模型和性能评估方法。人们未能为虚拟微元建立较为真实的初始三维状态、未能定义反映微观结构真实演化过程的演化方法、也没能为虚拟微观结构建立一套准确合理的指标计算方法。本课题力求以真实三维与四维微观结构图像为导向,通过智能算法反向建立接近真实结构与过程的微元三维定点演化与性能评估模型。课题首先利用进化计算萃取可以自由定制并描述初始微观结构的马尔可夫随机场模型,然后在先期研究已获得四维数据的基础上在GPGPU机群环境下生成以深度神经网络为细胞行为核心的三维细胞自动机来模拟微结构的演化,并基于虚拟微元的图像特征直接估计抗压强度和孔隙率等宏观指标。

项目摘要

水泥及其基材料在日常生产活动中占据着极其重要的地位。水泥水化过程及其微观结构演化的建模与模拟是揭示水泥水化原理、预测水化过程、研究微结构与性能之间的关系及改进高性能水泥材料设计的有效手段。本课题力求以真实三维与四维微观结构图像为导向,通过智能算法反向建立接近真实结构与过程的微元三维定点演化与性能评估模型。在基金项目的支持下,课题组在 《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》, 《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》,IEEE SMC等刊物与会议上发表了相关学术论文57篇。本项目基于真实三维数据,反演了面向水泥水化的微观结构生成模型;构建了人工神经网络来仿真微观结构演化;基于微观图像实现了水泥宏观指标的直接评估。针对课题中所涉及到的反向演化、函数生成、神经网络、参数优化、结构分析等问题,进行了深入的理论和算法研究。此外,在神经网络、参数优化等理论研究的结果也被推广到其他典型问题。在水泥水化过程建模与仿真方面形成了以反向建模与真实图像为核心的自身的研究特色。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
3

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

天津市农民工职业性肌肉骨骼疾患的患病及影响因素分析

天津市农民工职业性肌肉骨骼疾患的患病及影响因素分析

DOI:
发表时间:2019

王琳的其他基金

批准号:60272005
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:39570828
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:41807382
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81060204
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60871100
批准年份:2008
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81200157
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309247
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21607175
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10979045
批准年份:2009
资助金额:28.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61271241
批准年份:2012
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:71603033
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31502055
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81272985
批准年份:2012
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:11572202
批准年份:2015
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:51302088
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802031
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51505384
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170865
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:81272559
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81360360
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21462052
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81770560
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81804053
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801664
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61873167
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81100348
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273022
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51904259
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600675
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51705100
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708337
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21605002
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801210
批准年份:2018
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11675192
批准年份:2016
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81803197
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30871209
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:30400593
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370512
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11626043
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:30771776
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11172107
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:60972053
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11804071
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872419
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81873931
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81800004
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61473189
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71802202
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61671395
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21107015
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901137
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91644213
批准年份:2016
资助金额:300.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11305184
批准年份:2013
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701391
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10205014
批准年份:2002
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11901052
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860423
批准年份:2018
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51909214
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30400346
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31771027
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81703405
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11572133
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:11526146
批准年份:2015
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31900939
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30660184
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81602157
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81904297
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41401224
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31502117
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700099
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41575113
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81902079
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100307
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39900076
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660399
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21803061
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802938
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29572085
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61203105
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601221
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30570339
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:81273730
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31200849
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901994
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104137
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671904
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81802699
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11175182
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51172175
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30370547
批准年份:2003
资助金额:19.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于智能计算的水泥水化过程微结构反向建模及性能预测

批准号:61173078
批准年份:2011
负责人:杨波
学科分类:F0214
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
2

基于移动最小二乘曲面的水泥水化微结构演化三维反向建模

批准号:61572230
批准年份:2015
负责人:杨波
学科分类:F0214
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
3

面向宏观性能演化机理的水泥水化动力学反向建模研究

批准号:61872419
批准年份:2018
负责人:王琳
学科分类:F0214
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

基于三维隐式曲面重构及演化的水泥水化微结构演变仿真

批准号:60873089
批准年份:2008
负责人:杨波
学科分类:F0214
资助金额:30.00
项目类别:面上项目