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基于数据驱动的数值子结构模拟

基于数据驱动的数值子结构模拟

作者：王世超大连理工大学

学位级别：硕士

21世纪被认为是大数据的时代,数据科学已然成为科学研究的一种新途径,其正在以一种前所未有的方式深刻地影响着科技的进步。在经典力学体系中,本构关系往往都源于对实验数据拟合并通过经验参数构建解析式,这个过程通常会引入误差和不确... 详细信息

21世纪被认为是大数据的时代,数据科学已然成为科学研究的一种新途径,其正在以一种前所未有的方式深刻地影响着科技的进步。在经典力学体系中,本构关系往往都源于对实验数据拟合并通过经验参数构建解析式,这个过程通常会引入误差和不确定性且需要很高的智力和时间成本。随着计算机技术的不断发展,数据科学绽放出耀眼的光芒,使用实测数据来替代具有解析形式的本构关系具有巨大的潜力和重要的实用价值。基于此,本文提出了一种可以用于一维弹塑性问题的基于力学的数据驱动应力更新算法,随后通过数值子结构方法搭建了此算法与经典弹塑性算法结合的桥梁,并将其应用在工程问题的分析之中。主要研究内容如下:（1）基于数据驱动的理念,采用一组通过单轴拉伸试验得到的应力-应变数据对一维弹塑性问题的力学响应进行计算。在无需构建材料显式本构关系表达式的情况下,对包含满足各向同性强化、随动强化或组合强化的材料的边值问题进行求解,与经典模型结果对比表明,该方法可以准确地预测材料在单轴循环荷载下的弹塑性行为。（2）数值子结构方法是一种兼顾计算效率与计算精度的数值分析方法,主子结构并行运算的方式也为不同数值算法间的结合提供了便利。将本文提出的数据驱动应力更新算法与数值子结构结合,模拟结构中关键构件的力学响应,提出了一种基于数据驱动的数值子结构模拟方法,并通过理想剪切型框架-支撑结构初步验证了该算法的准确性。（3）屈曲约束支撑是一种性能稳定滞回曲线饱满的耗能减震构件,利用本文所提出的数据驱动应力更新算法可以规避对其传统力学模型解析式的求解,直接使用实测数据对其进行模拟分析,大大降低了数据处理的难度。结合数值子结构方法对一个钢框架-支撑结构进行了静力循环荷载作用下的数值模拟试验,结果表明该算法可以准确地拟合支撑在静力循环试验下的力学响应,证明此算法可以用于实际工程中。

关键词：数据驱动本构定律材料弹塑性数值子结构方法 BRB

GPS地形变测量和Kaiser效应法地应力测量在云南昆明—玉溪地区及邻区大震跟踪应用研究

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地震研究 2018年第3期41卷 344-353页

作者：黄永祥李延兴黄浩雄王伶俐云南省地震局云南昆明650224 中国地震局一测中心天津300180 美国特拉华大学土木系 newarkde19716

2000—2001年川滇地区有大震震情趋势,应用GPS地形变测量(G),Kaiser效应法地应力测量(K)技术,采用GK联合并网方法,同步监测云南昆明—玉溪地区及邻区地形变场、地应力场;依托本构定律及岩石学组合判据,进行发震应力条件、发震几率、震... 详细信息

2000—2001年川滇地区有大震震情趋势,应用GPS地形变测量(G),Kaiser效应法地应力测量(K)技术,采用GK联合并网方法,同步监测云南昆明—玉溪地区及邻区地形变场、地应力场;依托本构定律及岩石学组合判据,进行发震应力条件、发震几率、震级大小的分析研究;得出云南地区3～5年内不具备发生MS≥7.0大震的发震应力条件;同时划出滇东北形变高值区,10年左右有可能发生MS6.0～7.0地震。

关键词： GPS地形变测量 Kaiser效应法地应力测量联合并网同步监测地形变场地应力场本构定律岩石力学判据组合发震应力条件大震跟踪

Piecewise Linear Analysis for Pseudo-elasticity of Shape Memory Alloy (SMA)

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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2005年第1期10卷 48-51页

作者：王晓东杜晓伟孙国钧 Dept.of Eng. Mechanics Shanghai Jiaotong Univ. Shanghai 200030China

Based on the Brinson constitutive model of SMA, a piecewise linear model for the hysteresis loop of pseudo-elasticity is proposed and applied in the analysis of responses of an SMA-spring-mass system under initial velocity activation. The histories of displacement and velocity of the mass, and the response of stress of SMA are calculated with Brinson’s model and the piecewise linear model. The difference of results of the two models is not significant. The calculation with piecewise-linear model needs no iteration and is highly efficient.

关键词：形状记忆合金伪弹性分段线性模型本构定律

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天然地震学中的主要公式(二)

世界地震译丛 2004年第4期35卷 78-88页

作者： Y.Ben-Zion 张晁军刘文兵尹志军许忠淮不详中国地震局分析预报中心

固体中的孔洞、沟槽、裂缝、内含物以及其他裂纹都会使其边界附近的应力增加或集中。例如,x_1—x_2平面受x_2方向上远距离负载σ~∞的作用,围绕原点的圆孔边界上的张应力是: σ_(θθ)=σ~∞(1+2cos2θ) (4.1)式中x_1轴正方向上θ=0。... 详细信息

固体中的孔洞、沟槽、裂缝、内含物以及其他裂纹都会使其边界附近的应力增加或集中。例如,x_1—x_2平面受x_2方向上远距离负载σ~∞的作用,围绕原点的圆孔边界上的张应力是: σ_(θθ)=σ~∞(1+2cos2θ) (4.1)式中x_1轴正方向上θ=0。方程(4.1)表明在圆孔与x_1轴的交点处应力增加了3倍。在x_1—x_2平面原点周围,主轴为α、

关键词：地震学公式非线性破裂力学模型弹性形变本构定律

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震源物理研究的某些进展和研究方向(之一)

地震科学进展 1988年第8期 1-4页

作者：牛志仁陕西省地震局

震源孕育模式研究、摩擦滑动的本构描述和稳定性分析、数值震源动力学、地震的障碍体模型和凹凸体模型、断层和断裂作用的分形几何学等是当前震源物理研究的前沿性领域。它们的发展对了解地震过程,探索地震预报,以及地震学的发展将产生... 详细信息

震源孕育模式研究、摩擦滑动的本构描述和稳定性分析、数值震源动力学、地震的障碍体模型和凹凸体模型、断层和断裂作用的分形几何学等是当前震源物理研究的前沿性领域。它们的发展对了解地震过程,探索地震预报,以及地震学的发展将产生深远的影响。本文评述了震源物理研究近几年来取得的最新进展。

关键词：变形局部化震源物理摩擦滑动地震成因模式包体模型本构定律本构方程特征方程稳定性分析本构关系材料动态性质地震前兆地震异常断层滑动断层运动研究方向

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粘弹性矩形板的混沌和超混沌行为

力学学报 1998年第6期30卷 692-699页

作者：程昌钧张能辉上海大学

从薄板Karman理论的基本假设出发；利用线性粘弹性理论中的Boltzman叠加原理，建立了粘弹性薄板非线性动力学分析的初边值问题，其运动方程是一组非线性积分──微分方程．在空间域上利用Galerkin平均化法之后，得到了变型的非线性积分... 详细信息

从薄板Karman理论的基本假设出发；利用线性粘弹性理论中的Boltzman叠加原理，建立了粘弹性薄板非线性动力学分析的初边值问题，其运动方程是一组非线性积分──微分方程．在空间域上利用Galerkin平均化法之后，得到了变型的非线性积分──微分型的Duffing方程．综合利用动力系统中的多种方法，揭示了粘弹性矩形板在横向周期激励下的丰富的动力学行为，如不动点、极限环、混沌、奇怪吸引子、超混沌等，其中，混沌和超混沌是交替出现的．

关键词：粘弹性矩形板本构定律混沌超混沌耗散结构