Все выпуски

[ Switch to English ]

Суррогатное моделирование процессов лазерной полировки кварцевых стекол

Марченко Л.Н., Никитюк Ю.В., Бруттан Ю.В., Прохоренко В.А., Чжан Х., Чжан А., Соколов С.И.
 pdf (1090K)

Работа посвящена суррогатному моделированию термомеханических откликов процесса лазерной полировки кварцевого стекла по данным конечно-элементных расчетов. Исследуется зависимость температурных и механических характеристик процесса от мощности лазерного излучения, скорости перемещения источника и радиуса лазерного пятна. Для аппроксимации откликов сопоставлены классические и регуляризованные регрессионные модели, методы опорных векторов, ансамбли деревьев решений, физически структурированные модели, тензорные B-сплайны и эволюционно синтезированные нейронные сети. Сравнение выполнено при едином разбиении исходных данных на обучающую, валидационную и независимую тестовую выборки. Наименьшие ошибки прогнозирования для всех исследованных откликов обеспечили стекинг-ансамбли на основе Random Forest, Gradient Boosting и XGBoost; коэффициенты детерминации на тестовой выборке превышали 0,998. Физически структурированные модели уступали ансамблям по абсолютной точности, однако обеспечивали гладкое и интерпретируемое представление зависимостей между параметрами лазерного воздействия и термомеханическими откликами. Эволюционный поиск позволил полу- чить нейросетевую модель с двумя выходами для совместного прогнозирования максимальной температуры и максимального эквивалентного напряжения. В исследованном наборе данных скорость перемещения источника имеет наибольшую перестановочную значимость для качества прогнозирования выбранных моделей. Результаты исследования показывают, что выбор суррогатной модели должен определяться решаемой задачей: ансамблевые модели целесообразны для высокоточного прогнозирования, физически структурированные — для анализа зависимостей и интерпретации, нейросетевые — для совместного прогнозирования взаимосвязанных откликов. Построенные модели могут служить вычислительной основой для анализа режимов и последующей многокритериальной оптимизации лазерной полировки кварцевого стекла.

Ключевые слова: лазерная полировка, кварцевое стекло, конечно-элементное моделирование, термовязкоупругость, суррогатная модель, физически структурированные признаки, тензорные B-сплайны, ансамблевое обучение, нейроэволюция
Цитата: Марченко Л.Н., Никитюк Ю.В., Бруттан Ю.В., Прохоренко В.А., Чжан Х., Чжан А., Соколов С.И. Суррогатное моделирование процессов лазерной полировки кварцевых стекол // Компьютерные исследования и моделирование, 2026, т. 18, № 5, с. 1223-1247
Citation in English: Marchanko L.N., Nikityuk Y.V., Bruttan I.V., Prokhorenko V.A., Zhang H., Zhang A., Sokolov S.I. A surrogate modeling approach for laser polishing of quartz glass // Computer Research and Modeling, 2026, vol. 18, no. 5, pp. 1223-1247
DOI: 10.20537/2076-7633-2026-18-5-1223-1247
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3778/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Copyright © 2026 Марченко Л.Н., Никитюк Ю.В., Бруттан Ю.В., Прохоренко В.А., Чжан Х., Чжан А., Соколов С.И.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Website Copyright © 2009–2026 Институт компьютерных исследований