01
Папер Интродуцтион
Ласерско заваривање у режиму дубоког{0}}продирања представља веома обећавајући процес спајања метала у савременој производњи; међутим, његову примену често омета појава дефеката порозности. С обзиром на то да формирање пора укључује веома нелинеарне и више{2}}спојене физичке процесе-и да је тешко пратити *ин ситу* унутар непрозирних метала-, прецизно предвиђање дефекта порозности и механизама њиховог формирања у основи остаје велики изазов. Традиционалне параметарске студије и модели машинског учења засновани искључиво на сировим параметрима заваривања пате од ограничења у погледу способности генерализације, тачности у предвиђању дубоких-пора и интерпретабилности. Да би се решио овај критични проблем, ова студија предлаже иновативни Физички-оквир за дубоко учење (ПИДЛ). Интеграцијом механичког моделирања са експерименталним подацима, овај оквир има за циљ да прецизно предвиди стопу порозности током ласерског заваривања легура алуминијума и да разјасни основне физичке узроке који стоје иза његовог формирања.
02
**Преглед студије**
Ова студија се бави питањем порозности код ласерског заваривања-проблемом који произилази из сложених феномена као што су нестабилност кључаонице, динамика базена растопа и очвршћавање-предлажући нови оквир за предвиђање који интегрише мултифизичку нумеричку симулацију са дубоким учењем. Истраживање почиње коришћењем експериментално потврђеног мултифизичког модела за систематско издвајање кључних физичких варијабли повезаних са стабилношћу кључаонице, геометријом базена растопљеног материјала, протоком течног метала и термичким карактеристикама. На основу ове основе конструисан је ПИДЛ модел; у поређењу са традиционалним моделима дубоког учења који су обучени искључиво на параметрима процеса, овај модел је постигао значајно смањење средње квадратне грешке (МСЕ) од 41%. Да би побољшали интерпретабилност модела, истраживачи су синтетизовали ове физичке варијабле у бездимензионалне карактеристике са јасним физичким значајем (нпр. однос ширине и висине кључаонице, Стоксов број, итд.). Коначно, користећи СХАП (Схаплеи Аддитиве Екпланатионс) анализу, студија је квантитативно открила-по први пут-хијерархијски значај различитих физичких фактора у процесу формирања порозности. Налази идентификују однос ширине и висине отвора за кључаоницу и отпор протока вођен силазним током растапања као две најкритичније детерминанте формирања порозности, чиме се пружају јасне смернице за оптимизацију процеса.
03
Визуелна анализа
Слика 1 илуструје типичне слике расподеле пора добијене под различитим параметрима заваривања, након обраде помоћу Кс-инспекције и алгоритама за препознавање слике. Слика показује да, како комбинација параметара заваривања варира, појављују се значајне разлике у количини, величини и дистрибуцији пора унутар завареног шава; ови подаци о порозности служе као ознаке за накнадну обуку модела дубоког учења.
Слика 2 представља шематски дијаграм мултифизичког нумеричког модела коришћеног у овој студији. Решавањем једначина очувања за масу, импулс и енергију-и уградњом-алгоритма за праћење зрака-овај модел прецизно израчунава вишеструку рефлексију и апсорпцију енергије ласерског зрака унутар кључаонице. Слика 2(а) илуструје дискретизацију ласерског зрака на бројне под-зраке, од којих сваки носи одређену количину енергије; Слика 2(б) геометријски приказује струк снопа ласера; а Слика 2(ц) визуелно приказује сложени процес вишеструких рефлексија које пролазе ласерски под-зраци унутар кључаонице. Овај модел пружа тродимензионалне, пролазне информације у вези са морфологијом кључаонице и пољима тока у базену талине{13}}податке које је тешко добити експериментално-и тиме пружа критичне улазне карактеристике за конструкцију ПИДЛ модела.
На слици 3 су приказани резултати валидације мултифизичког модела, упоређујући експериментално измерене вредности са предвиђањима модела за дубину базена растопа (Слика. 3(а)) и дужину базена растопљене (Слика. 3(б)) под екстремним параметрима процеса. Резултати показују снажну сагласност између предвиђања модела и експерименталних података; конкретно, релативна грешка за предвиђање дубине базена талине је у опсегу од -6,3% до 20,9%, док се грешка за предвиђање дужине базена растопљене креће од -16,9% до 20,4%. Ови резултати валидације потврђују високу тачност успостављеног мултифизичког модела, показујући његову способност да обезбеди поуздане податке о физичким варијаблама за наредне моделе дубоког учења.
