Collaborative Research: A Metamodeling Machine Learning Framework for Multiscale Behavior of Nano-Architectured Crystalline-Amorphous Composites

协作研究:纳米结构晶体非晶复合材料多尺度行为的元建模机器学习框架

基本信息

  • 批准号:
    2132383
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nanostructured composites may achieve the preferred combination of strength, ductility, toughness, and irradiation tolerance through microstructure tailoring and chemistry; thus, they are highly desired structural materials in harsh environments. In accelerating the design of nanostructured composites, the need is for models that can capture microstructure-dominated deformation mechanisms from the atomic scale to the structural scale. This award supports the development of a meta-modeling framework that enables the incorporation of atomic-level knowledge of microstructure-dominated deformation behaviors to predict structural response. This framework will be applied to design amorphous ceramic reinforced nickel alloys used in advanced nuclear reactors and high-temperature environments. The interdisciplinary nature of the research will provide graduate students a diverse training in computational and experimental mechanics, collaborative teamwork experience, as well as research experience at Los Alamos National Laboratory. Research opportunities and mentorship programs will be created at the University of Nebraska–Lincoln and the University of Alabama for undergraduate students, especially for women and underrepresented minorities. Additionally, outreach activities at university museums will attract local K-12 students towards STEM careers.The accelerated design of nanostructured composites with desired properties needs sophisticated models that can capture microstructure-dominated deformation mechanics at multiple scales. In this project, a metamodeling machine learning based framework that enables the incorporation of microstructure-dominated deformation mechanics into a predictive macroscale model will be developed though an integrated characterization, experimental, and computational approach. Nanocrystalline nickel with high crystallization temperature amorphous ceramic SiOC at the grain boundaries will be the model material. Microstructures, deformation mechanisms, and mechanical properties of the Ni-SiOC nanocomposites will be characterized using advanced microscopes and in situ micromechanical testing. The atomic details of amorphous boundaries-mediated deformation in the nanostructures will be revealed through the combination of density functional theory calculations and large-scale molecular dynamics simulations. A dual-phase micromechanics model will be developed by coarse-graining the key deformation mechanisms identified at the atomic level. Surrogate models of the activation functionals for various mechanisms in the micromechanics model will be derived by training machine learning models from atomistic simulation data. At the macroscopic scale, a physics-informed neural network model in which the hybridized machine learning models will be used as surrogates to bridge scales will complete the metamodeling framework.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
纳米结构的公司可以通过微观结构调整和化学来实现强度,延性,韧性和辐射耐受性的首选组合;因此,它们是Harmsh环境中高度期望的结构材料。在加速纳米结构公司的设计中,需要模型,这些模型可以捕获以微观结构为主的变形机制,从原子量表到结构量表。该奖项支持了一个元模型框架的发展,该框架可以使原子级知识的基础结构对微观结构为主的变形行为进行预测。该框架将应用于设计用于高级核反应堆和高温环境中的无定形陶瓷镍合金。该研究的跨学科性质将为研究生提供计算和实验机制,协作团队合作经验以及Los Alamos国家实验室的研究经验的潜水员培训。内布拉斯加州 - 林肯大学和阿拉巴马大学的研究机会和心态计划将针对本科生,尤其是女性和代表性不足的少数民族而创建。此外,大学博物馆的外展活动将吸引当地的K-12学生进入STEM职业。具有所需物业的纳米结构公司的加速设计需要复杂的模型,这些模型可以在多个尺度上捕获以微观结构为主导的变形力学。在这个项目中,将开发基于机器学习的基于机器学习的框架,该框架将开发出微观结构主导的变形力学为预测性宏观模型,尽管综合表征,实验性和计算方法将开发为预测性的宏观尺度模型。具有高结晶温度在晶界处的具有高结晶温度的纳米晶镍将是模型材料。 Ni-SIOC纳米复合材料的微观结构,变形机制和机械性能将使用高级显微镜和原位微机械测试来表征。纳米结构中无定形边界介导的变形的原子细节将通过密度功能理论计算和大规模分子动力学模拟的结合来揭示。双相微力学模型将通过在原子水平上鉴定的关键变形机制来开发。微力学模型中各种机制的激活功能的替代模型将通过原子模拟数据训练机器学习模型得出。在宏观量表上,物理信息的神经网络模型,其中杂交机器学习模型将用作替代物来桥梁尺度,将完成元模型框架。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准来评估值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Lin Li其他文献

Experimental study on the rheology and setting behavior of calcium sulfoaluminate cement paste modified with styrene-butadiene copolymer dispersion
苯乙烯-丁二烯共聚物分散体改性硫铝酸钙水泥浆体流变及凝结行为试验研究
Construction of a ratiometric phosphorescent assay with long-lived carbon quantum dots and inorganic nanoparticles for its application in environmental and biological systems
使用长寿命碳量子点和无机纳米粒子构建比率磷光测定法,用于环境和生物系统中的应用
  • DOI:
    10.1039/c9nj02151e
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Fengyi Wang;Qianqian Peng;Jing Hu;Xuan Hu;Huaqiao Peng;Lin Li;Dan Xiao;Baozhan Zheng;Juan Du
  • 通讯作者:
    Juan Du
Photothermal-Reagent-Triggered Visual Thermoresponsive and Quantized Photoelectrochemical Dual-Signal Assay
光热试剂触发的视觉热响应和量化光电化学双信号分析
  • DOI:
    10.1021/acssensors.2c01162
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Lin Li;Hongmei Yang;Li Li;Xiaoran Tan;Shenguang Ge;Lina Zhang;Jinghua Yu;Yan Zhang
  • 通讯作者:
    Yan Zhang
Design, synthesis, and evaluation of JTE-013 derivatives as novel potent S1PR2 antagonists for recovering the sensitivity of colorectal cancer to 5-fluorouracil
JTE-013衍生物的设计、合成和评估作为新型有效的S1PR2拮抗剂,用于恢复结直肠癌对5-氟尿嘧啶的敏感性
  • DOI:
    10.1016/j.bioorg.2022.106318
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Zhikun Guo;Shuai Zhang;Xiaochun Liu;Guangjian Zhao;Yingzhi Zhang;Dongdong Luo;Xuecui Zhao;Ximing Xu;Xianjun Qu;Lin Li;Shengbiao Wan;Shuxiang Cui
  • 通讯作者:
    Shuxiang Cui
Combination Cyclophosphamide/Glucocorticoids Provide Better Tolerability and Outcomes versus Glucocorticoids Alone in Patients with Sjogren's Associated Chronic Interstitial Nephritis
与单独使用糖皮质激素相比,环磷酰胺/糖皮质激素联合治疗干燥相关慢性间质性肾炎患者具有更好的耐受性和结果
  • DOI:
    10.1159/000484903
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Shen Yuqi;Xie Jingyuan;Lin Li;Li Xiao;Shen Pingyan;Pan Xiaoxia;Ren Hong;Chen Nan
  • 通讯作者:
    Chen Nan

Lin Li的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Lin Li', 18)}}的其他基金

Implementation Project: Enhancement of CUREs-based Curriculum and Immersive Engineering Studio to Enhance Engineering Education and Retention of Underrepresented Engineers at TSU
实施项目:加强基于 CURE 的课程和沉浸式工程工作室,以加强 TSU 的工程教育和保留代表性不足的工程师
  • 批准号:
    2306341
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Far-from-equilibrium surfaces of high entropy alloys: interplay between frictional sliding and corrosion damage
合作研究:高熵合金的非平衡表面:摩擦滑动与腐蚀损伤之间的相互作用
  • 批准号:
    2333517
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: A Metamodeling Machine Learning Framework for Multiscale Behavior of Nano-Architectured Crystalline-Amorphous Composites
协作研究:纳米结构晶体非晶复合材料多尺度行为的元建模机器学习框架
  • 批准号:
    2331482
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Far-from-equilibrium surfaces of high entropy alloys: interplay between frictional sliding and corrosion damage
合作研究:高熵合金的非平衡表面:摩擦滑动与腐蚀损伤之间的相互作用
  • 批准号:
    2104656
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Scholarships to Support Undergraduate Student Success and Broaden Participation in Engineering and Computer Science
奖学金支持本科生成功并扩大对工程和计算机科学的参与
  • 批准号:
    2029907
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
MRI: Acquisition of a LC/MS/MS for Multidisciplinary Environmental Studies and Training at Tennessee State University
MRI:在田纳西州立大学获得用于多学科环境研究和培训的 LC/MS/MS
  • 批准号:
    2018104
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Excellence in Research - Collaborative Research: Fate and transport of neonicotinoid insecticides in the environment
卓越研究 - 合作研究:新烟碱类杀虫剂在环境中的归宿和迁移
  • 批准号:
    1900151
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Multi-scale Modeling of Deformation in Nanostructured Metallic Systems
纳米结构金属系统变形的多尺度建模
  • 批准号:
    1727875
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
H2 Manufacturing: Hybrid-Hybrid machining of next generation aerospace materials
H2 制造:下一代航空航天材料的混合加工
  • 批准号:
    EP/P027563/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: Environmental Sustainability of Additive Manufacturing Processes: Bridging Geometry and Life Cycle Inventory
合作研究:增材制造工艺的环境可持续性:桥接几何形状和生命周期清单
  • 批准号:
    1604825
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

神经元模型中混合模式振荡诱导机制的动力学研究
  • 批准号:
    12302069
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
应用单细胞技术研究碳基二维纳米材料对人脑类器官模型GABA能神经元的影响及其分子机理
  • 批准号:
    82373619
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
忆阻驱动细胞神经网络的模态特征与多稳态调控研究
  • 批准号:
    62371073
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
任意形态颗粒离散元的破碎模型及与多体结构耦合算法研究
  • 批准号:
    12302512
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向模型查搜与复用的元表示机器学习研究
  • 批准号:
    62376118
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: A Metamodeling Machine Learning Framework for Multiscale Behavior of Nano-Architectured Crystalline-Amorphous Composites
协作研究:纳米结构晶体非晶复合材料多尺度行为的元建模机器学习框架
  • 批准号:
    2331482
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: A Metamodeling Machine Learning Framework for Multiscale Behavior of Nano-Architectured Crystalline-Amorphous Composites
协作研究:纳米结构晶体非晶复合材料多尺度行为的元建模机器学习框架
  • 批准号:
    2132336
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Techniques and Processes of Restorative Work for Buddhist Paintings from the Goryeo Period
高丽时期佛教绘画修复技法与流程
  • 批准号:
    22K13015
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
補間法によるランダムスピン系の自己平均性と時間発展に関する研究
插值法研究随机自旋系统的自平均和时间演化
  • 批准号:
    21K03393
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
大規模出水時の急流蛇行河川における連鎖的な堤防決壊とその減勢に関する研究
大洪水期间急流曲流河道堤坝溃决链及其减力研究
  • 批准号:
    21K04268
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.47万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了