A data-driven low-cycle fatigue life prediction model for nickel-based superalloys

高温合金 人工神经网络 随机森林 支持向量机 相关系数 特征(语言学) 计算机科学 材料科学 人工智能 低周疲劳 反向 机器学习 模式识别(心理学) 数学 冶金 微观结构 语言学 哲学 几何学
作者
Luopeng Xu,Rong Zhang,Min Hao,Lei Xiong,Qin Jiang,Zhixin Li,Hongtao Wang,Xiaopeng Wang
出处
期刊:Computational Materials Science [Elsevier]
卷期号:229: 112434-112434
标识
DOI:10.1016/j.commatsci.2023.112434
摘要

A data-driven machine learning method for the low-cycle fatigue (LCF) life prediction of Nickel-based superalloys is proposed to overcome the limitations of empirical formulas. The method integrates three characteristics of the superalloys: chemical composition, heat treatment process and experimental parameters, and constructs a unified fatigue life prediction dataset. The relationship between many different microstructural parameters and LCF life is analyzed using the Pearson Correlation Coefficient (PCC) and Maximal Information Coefficient (MIC). The fatigue life dataset is then used to predict the LCF life with four machine-learning models: Random Forest (RF), Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), and a Genetic Algorithm-based Random Forest (GA-RF). The comparative study results demonstrate that the models accurately predict the LCF life, as evidenced by the respective R2 values of 0.8311, 0.8345, 0.7711, and 0.9272, with GA-RF performing the best and equally better in comparison with the Coffin-Manson model. The proposed method efficiently maps feature-life relationships for the LCF life of Nickel-based superalloys, reducing experimental time and cost and promising applications in the inverse design and manufacture of alloys.

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