PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Scientific Reports· 2026Q1

CaCO₃ dolgulu polipropilen kompozitlerin eğilme yükü tahmininin veri artırımı ve topluluk makine öğrenimi ile iyileştirilmesi

Enhancing bending load prediction of CaCO₃-filled polypropylene composites via data augmentation and ensemble machine learning

Sining Pan, Kaiyuan Zhan, Shijun Luo, Luyi Chen

Kısa özet

Kübik spline enterpolasyonu ile veri artırımını ve topluluk makine öğrenimini (XGBoost) birleştiren entegre bir çerçeve, CaCO₃-dolgulu PP kompozitlerde eğilme yükünü doğru bir şekilde tahmin ederek 249 örnekle %0.8061 R² elde etmektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Ortogonal deney tasarımı, kübik spline enterpolasyonu ile veri artırımı ve topluluk makine öğrenimi (SVM, RF, XGBoost) modellerini birleştiren entegre bir çerçeve geliştirilmiştir.
  • Veri artırımı, veri setini 32'den 249 örneğe çıkararak tahmin performansını önemli ölçüde iyileştirmiştir.
  • 249 örnekle eğitilen optimize edilmiş XGBoost modeli, en düşük MSE ile en iyi tahmin doğruluğunu (R² = 0.8061) sağlamıştır.
  • Korelasyon analizi, parçacık boyutu dağılımının eğilme yükü üzerindeki en etkili faktör olduğunu belirlemiştir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Abstract Predicting the mechanical properties of calcium carbonate (CaCO₃)-filled polypropylene (PP) composites is crucial for their industrial applications. However, conventional experiments are costly and time-consuming, resulting in limited data and challenges for accurate modeling under small-sample conditions. This study proposes a machine-learning–based framework to accurately predict the bending performance of CaCO₃-filled PP composites using limited experimental data. An integrated analytical methodology, combining orthogonal experimental design, cubic spline interpolation, and machine learning techniques, is developed to achieve this objective. An orthogonal experimental design is first conducted to obtain an initial dataset of 32 samples. Subsequently, cubic spline interpolation is applied to expand the dataset to 63, 125, and 249 samples. Three machine learning models—Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost)—are constructed and optimized using grid search and five-fold cross-validation. The results demonstrate that data augmentation significantly improves the predictive performance of the models. Among them, the optimized XGBoost model trained on the 249-sample dataset achieves the best performance, with a coefficient of determination (R 2 ) of 0.8061 and the lowest mean squared error (MSE). Furthermore, correlation analysis reveals that the particle size distribution is the most influential factor affecting the bending load of the composites. Overall, this study presents an integrated framework based on cubic spline interpolation and ensemble machine learning methods, providing a viable approach for estimating the mechanical properties of polymer composites under small-sample cases.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Scientific Reports, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarUygulamada
Makaleye SorUygulamada

Devamı Pofolia uygulamasında

Çıkarımlar ve makaleye soru sorma; ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Ücretsiz.

Web'de giriş yaparak aç

Alan: Malzeme Kimyası

Materials ChemistryMaterials Science