Adaptive Residual Convolutional Neural Network for Compressive Strength Prediction of Energetic Materials Using SEM Images

卷积神经网络 残余物 计算机科学 人工神经网络 人工智能 模拟退火 模式识别(心理学) 抗压强度 算法 机器学习 材料科学 复合材料
作者
Lei Song,Aijun Yin,Shuhui Chen,Zhendong Long
出处
期刊:Physica Scripta [IOP Publishing]
卷期号:99 (5): 056011-056011 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1402-4896/ad3e37
摘要

Abstract The microstructure of materials has a great influence on the macroscopic mechanical properties of materials, and the relationship between them is of great significance to the design of materials. With the development of artificial intelligence and deep learning, many researchers have used convolutional neural networks (CNN) to correlate microscopic images with material properties, and achieved good results. However, for different types of material performance prediction tasks and datasets of different sizes, researchers need to design a special CNN network structure, and the adjustment steps of network structure parameters are cumbersome and time consuming. In this paper, an adaptive residual convolutional neural network with variable depth and width is proposed. We take the prediction error of the test dataset of the specific material performance prediction task as the evaluation index, and adaptively adjusts the network structure based on simulated annealing algorithm to find the best network structure. Finally, it is verified on the dataset composed of scanning electron microscopy (SEM) images and compressive strength of polymer explosive materials. Mean absolute percentage error (MAPE) of our model is 1.3% and the goodness of fit ( R 2 ) is 0.943. Further, we use Grad-CAM to explore the correlation between material microstructure and material properties.
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