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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118504151B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410515677.2，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法是由孔烜;王宇;李金钊;何伟伟;邓露;胡揭玄设计研发完成，并于2024-04-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法在说明书摘要公布了：本申请涉及一种基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法，其具体包括：对物理结构进行网格划分，得到图卷积神经网络的输入层节点特征以及邻接矩阵，将物理信息转换为数字信息，以所述输入层节点特征以及邻接矩阵作为输入层数据，构造图卷积神经网络结构；对图卷积神经网络的边界条件施加硬约束，嵌入第一物理信息，以硬编码的形式使输出层的节点特征强制满足边界条件；构造正交性模块，嵌入第二物理信息，以硬编码的形式使输出层的节点特征强制满足振型正交性条件；基于满足边界条件以及振型正交性条件的节点特征，嵌入第三物理信息，构造基于瑞丽商的损失函数；根据损失函数迭代求解结构各阶模态振型和模态频率。

本发明授权基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法在权利要求书中公布了：1.一种基于内嵌物理信息图神经网络的结构模态计算方法，其特征在于，所述方法包括： 对物理结构进行网格划分，得到图卷积神经网络的输入层节点特征以及邻接矩阵；所述物理结构为需要生成结构模态参数的物理结构；所述物理结构包括三维桁架； 以所述输入层节点特征以及邻接矩阵作为输入层数据，构造图卷积神经网络结构； 对图卷积神经网络的边界条件施加硬约束，以硬编码的形式嵌入第一物理信息使输出层的节点特征强制满足边界条件； 构造正交性模块，以嵌入第二物理信息使输出层的节点特征强制满足振型正交性条件； 基于满足边界条件以及振型正交性条件的节点特征，嵌入第三物理信息构造基于瑞丽商的损失函数； 根据所述损失函数迭代求解结构各阶模态振型和模态频率； 所述对物理结构进行网格划分，得到图卷积神经网络的输入层节点特征以及邻接矩阵包括：基于所述输入层节点特征以及邻接矩阵，构造图卷积神经网络的输入层输入数据；在所述图卷积神经网络的输出层后增加MLP层，形成包括输出入层、隐藏层、输出层以及MLP的图卷积神经网络结构； 所述输入层节点特征表示为： 式中，xi，yi表示第i个节点的坐标，i＝1～5； 所述邻接矩阵表示为： 式中，若第i个节点与第j个节点位于同一个单元上，则第i行第j列的元素为1，若第i个节点与第j个节点不位于同一个单元上，则第i行第j列的元素为0； 所述对图卷积神经网络的边界条件施加硬约束，以硬编码的形式嵌入第一物理信息使输出层的节点特征强制满足边界条件包括：在节点特征中选取边界处节点的振型计算值；将所述边界处节点的振型计算值强制替换为边界处节点预设应满足的约束值，以硬编码的形式嵌入第一物理信息使输出层的节点特征强制满足边界条件；所述第一物理信息为节点需满足相应边界条件的物理信息； 所述边界条件包括第i个边界处的约束条件，其中第i个边界处的约束条件为第i个约束处的水平反力、竖向反力和弯矩； 所述构造正交性模块，以嵌入第二物理信息使输出层的节点特征强制满足振型正交性条件包括：基于施密特正交化方法对输出层的节点特征进行特征变换，以嵌入第二物理信息使变换后的输出层的节点特征强制满足振型正交性约束；所述第二物理信息为节点特征需满足相应振型正交性条件的物理信息； 基于施密特正交化方法对输出层的节点特征进行特征变换的计算过程表示为： 式中，为强制满足边界条件处理后节点特征对应的第1阶，i+1阶振型值，为修改后的节点特征经过正交转换后的节点特征；为修改后的节点特征对应的第1阶、第i阶和第i+1阶振型在第j个单元的分量；Mj为第j个单元的单元质量矩阵； 所述基于满足边界条件以及振型正交性条件的节点特征，嵌入第三物理信息构造基于瑞丽商的损失函数包括：基于满足边界条件以及振型正交性条件的节点特征，生成节点特征矩阵；对所述节点特征矩阵进行变形，以使同阶振型在每个空间方向的计算值合并为同一列，得到变换节点特征矩阵；根据变换节点特征矩阵，嵌入第三物理信息构造基于瑞丽商的损失函数；所述第三物理信息为节点特征需满足相应瑞丽商的物理信息； 通过如下方式构造基于瑞丽商的损失函数： 获取网络输出层特征中与第j阶振型对应的节点特征分量，在利用所述节点特征分量计算结构以第j阶振型计算值振动时，对应的整体结构体系的势能如下： 式中，Ej为第j阶振型计算值对应的结构体系的势能；Ej,i为第j阶振型计算值对应的结构第i个单元的势能；Ki为第i个单元的单元刚度矩阵；为第j阶振型计算值在第i个单元的分量；e为结构体系的单元数量 式中，Vj为第j阶振型计算值对应的结构体系的动能；Vj,i为第j阶振型计算值对应的结构的第i个单元的动能；Mi为第i个单元的单元质量矩阵； 基于计算得到的势能和动能，通过如下公式得到结构以第j阶振型计算值振动时的瑞利商： 若待求振型阶数为n，则损失函数中应包含1到n阶振型所对应的瑞利商，如式10所示： 式中，λk为第k个约束所对应的权重系数。

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