A multi-scale methodology is developed in conjunction with a probabilistic fatigue lifetime model for structures with pores whose exact distribution, i.e. geometries and locations, is unknown. The method takes into account uncertainty in fatigue lifetimes in structures due to defects at two scales: micro-scale heterogeneity & meso-scale pores. An element-wise probabilistic strain-life model with its criterion modified for taking into account multiaxial loading is developed for taking into account the effect of micro-scale defects on the lifetime. Meso-scale pores in the structure are taken into account via statistical modelling of the expected pore populations via a finite element method, based on tomographic scans of a small region of porous material used to make the structure. A previously implemented Neuber-type plastic correction algorithm is used for fast full-field approximation of the strain-life criterion around the statistically generated pore fields. The probability of failure of a porous structure is obtained via a weakest link assumption at the level of its constituent finite elements. The fatigue model can be identified via a maximum likelihood estimate on experimental fatigue data of structures containing different types of pore populations. The proposed method is tested on an existing high-cycle fatigue data-set of an aluminium alloy with two levels of porosity. The model requires lesser data for identification than traditional models that consider porous media as a homogeneous material, as the same base material is considered for the two grades of porous material. Numerical studies on synthetically generated data show that the method is capable of taking into account the statistical size effect in fatigue, and demonstrate that fatigue properties of subsurface porous material are lower than that of core porous material, which makes homogenisation of the method non-trivial.


翻译:本文开发了一种结合概率疲劳寿命模型的多尺度方法,用于预测孔隙精确分布(即几何形状与位置)未知的结构。该方法考虑了由两个尺度缺陷导致的结构疲劳寿命不确定性:微观尺度异质性及介观尺度孔隙。为考虑微观缺陷对寿命的影响,我们建立了单元级概率应变-寿命模型,并修正其准则以考虑多轴载荷效应。结构中的介观尺度孔隙通过有限元方法对预期孔隙群进行统计建模加以考虑,建模基于用于制造该结构的孔隙材料小区域断层扫描数据。采用先前实现的Neuber型塑性修正算法,对统计生成的孔隙场周围应变-寿命准则进行快速全场近似。多孔结构的失效概率通过其组成有限元层面的最弱链假设获得。该疲劳模型可通过包含不同类型孔隙群结构的实验疲劳数据进行最大似然估计来标定。所提方法在现有两种孔隙率水平的铝合金高周疲劳数据集上得到验证。相较于将多孔介质视为均匀材料的传统模型,本模型需要更少的标定数据,因为两种孔隙率等级的材料被视为具有相同基体。基于合成数据的数值研究表明,该方法能够考虑疲劳中的统计尺寸效应,并证明亚表层多孔材料的疲劳性能低于核心多孔材料,这使得该方法的均匀化处理非平凡。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员