Development and Analysis of Methods for the Identification of Correlated Parameters in Multifield Problems

多场问题中相关参数识别方法的开发和分析

基本信息

项目摘要

The evaluation of the safety of buildings, which suffer from hydrological, temperature and mechanical loads, e.g., dams, is a highly demanding problem due to the interaction effects of the different fields.The estimation of the lifetime of such building is often linked to the question of the current state of damage.For existing structures the question arises, how existent cracks or damages can be identified with a high precision in a model-based approach. A possible scenario might be, that for a newly constructed building a validated and calibrated model has been derived. After some years of usage, and in particular after extreme events like earthquakes, cracks or damages might have occurred inside the structures.Those shall be identified by measurements of a relatively short time interval (e.g. one month) and the comparison with the existing model. The goal of the proposed project is the develop and analyze methods, which can consider during identification procedures possible correlations of main parameters (e.g. those to model damage) in a multi-field system. For example, in case of a damage in a dam one can expect in parallel a local increase of the hydraulic permeability and a local reduction of the mechanical stiffness.Such correlations can be considered explicitly during an inverse analysis, in order to improve the confidence in the detected quantities. For the proposed problem, the damage identification, cracks and damages will be described with the eXtended Finite Element Methode (XFEM). XFEM has established as a useful tool, in particular for inverse problems, as during the identification routines no re-meshing of the domain is necessary.The method to develop is of general character and might be applied to several multi-field identification problems in engineering and natural sciences, where correlations between the input parameters are known or can at least be estimated, e.g. piezoelectricity, magneto-electronics or thermo-mechanics. The proposed research project includes the development and analysis of mathematical models for the identification of parameters in a multi-field context and the validation of the derived methods with existing measurements of real buildings.
由于不同领域的相互作用的相互作用的相互作用,该建筑物的相互作用的估计通常与现有损害状态的问题有关,因此对建筑物安全性的评估是一个高度苛刻的问题。对于现有结构的损害状态,该问题的估计通常与现有的损害状态有关,存在的裂缝或损害是如何识别出一种基于模型的型号或损害的方法。可能的情况可能是,对于新建的建筑物,已经得出了一个经过验证和校准的模型。经过几年的使用,尤其是在结构内发生地震,裂缝或损害等极端事件之后,应通过测量相对较短的时间间隔(例如一个月)以及与现有模型进行比较来确定这些损失。拟议项目的目的是开发和分析方法,可以在识别过程中考虑主要参数(例如那些模拟损坏的)在多场系统中的可能相关性。例如,如果在大坝中造成损害,人们可以期望与液压渗透率的局部增加和机械刚度的局部降低。可以在反向分析过程中明确考虑相关性,以提高对检测到的数量的信心。对于提出的问题,将用扩展有限元甲板(XFEM)描述损伤,裂纹和损坏。 XFEM已确定为有用的工具,特别是在逆问题上,因为在识别例程期间无需重新划分域。压电,磁电机或热力学。拟议的研究项目包括用于在多场环境中识别参数的数学模型的开发和分析,以及使用现有实际建筑物测量的衍生方法的验证。

项目成果

期刊论文数量(6)
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专利数量(0)
Damage identification using inverse analysis for 3D coupled thermo-hydro-mechanical problems
  • DOI:
    10.1016/j.compstruc.2017.11.008
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    L. Nguyen-Tuan;C. Könke;T. Lahmer
  • 通讯作者:
    L. Nguyen-Tuan;C. Könke;T. Lahmer
Global and local sensitivity analyses for coupled thermo–hydro–mechanical problems
耦合热-水-机械问题的全局和局部敏感性分析
Damage identification in gravity dams using dynamic coupled hydro-mechanical XFEM
Numerical modeling and validation for 3D coupled-nonlinear thermo-hydro-mechanical problems in masonry dams
  • DOI:
    10.1016/j.compstruc.2016.10.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    L. Nguyen-Tuan;Carsten Knke;V. Bettzieche;T. Lahmer
  • 通讯作者:
    L. Nguyen-Tuan;Carsten Knke;V. Bettzieche;T. Lahmer
A novel parameter identification approach for buffer elements involving complex coupled thermo-hydro-mechanical analyses
  • DOI:
    10.1016/j.compgeo.2016.02.005
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    L. Nguyen-Tuan;T. Lahmer;M. Datcheva;E. Stoimenova;T. Schanz
  • 通讯作者:
    L. Nguyen-Tuan;T. Lahmer;M. Datcheva;E. Stoimenova;T. Schanz
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