izpis_h1_title_alt

Metoda stohastičnih končnih elementov v modeliranju konstrukcij : doktorska disertacija
ID Melink, Teja (Author), ID Korelc, Jože (Mentor) More about this mentor... This link opens in a new window

.pdfPDF - Presentation file, Download (14,11 MB)
MD5: 19B095BD6AABB33D3779C66F4DDB778A
PID: 20.500.12556/rul/46e11779-eb08-4eb9-a51f-5f0e2ae2a253

Abstract
V disertaciji je razvit splošni simbolni pristop k avtomatizaciji metode stohastičnih končnih elementov v modeliranju konstrukcij. Uporabljen je hibridni simbolnonumerični pristop, v katerem so kombinirani: program za simbolno računanje Mathematica, avtomatski generator kode z vgrajeno tehniko avtomatskega odvajanja AceGen, ter okolje za končne elemente AceFEM. Za opis in diskretizacijo stohastičnega polja je izbrana Karhunen-Loèvova (K-L) dekompozicija. Za izračun determinističnih členov K-L dekompozicije je razvita formulacija stohastičnih končnih elementov, ki je primerna in uporabna v poljubnem standardnem okolju za končne elemente, ki omogoča vključevanje uporabniško definiranih končnih elementov. Posebna pozornost je namenjena poenostavljeni eksponentni kovarian£ni funkciji, ki se z namenom pocenitve numeričnega postopka v primeru srednje koreliranih stohastičnih polj pogosto uporablja v literaturi. V disertaciji je podan dokaz, da predlagana poenostavljena kovariančna funkcija ni pozitivno definitna, zaradi česar je problem numerično nestabilen. Predlagani sta dve alternativni modifikaciji kovariančne funkcije, ki pocenita numerično reševanje problema in hkrati zagotavljata boljšo numerično stabilnost. Za izračun odziva stohastičnih problemov je uporabljena perturbacijska metoda višjega reda. V ta namen je razvita na avtomatskem odvajanju bazirana občutljivostna analiza (poljubnega) višjega reda. Izračunani odvodi so analitični. Zaradi visoke numerične učinkovitosti postopka je možna izvedba perturbacijske metode višjega reda za neprimerno višje število uporabljenih členov Karhunen-Loèvove dekompozicije, kot je možno z drugimi metodami za izračun odvodov. Računski primeri so izbrani tako, da je razvita formulacija metode stohastičnih končnih elementov verificirana za vse osnovne primere, pomembne za inženirsko prakso, in sicer za različne količine, ki se jih modelira s stohastičnim poljem ter za različne porušne mehanizme, tako za mejno stanje materiala, kot za mejno stanje stabilnosti.

Language:Slovenian
Keywords:gradbeništvo, disertacije, metoda stohastičnih končnih elementov, stohastičo polje, Karhunen- Loèvova dekompozicija, stohastični končni elementi, avtomatsko odvajanje, perturbacijska metoda
Work type:Dissertation
Typology:2.08 - Doctoral Dissertation
Organization:FGG - Faculty of Civil and Geodetic Engineering
Place of publishing:Ljubljana
Publisher:[T. Melik]
Year:2014
Number of pages:XXVII, 191 str.
PID:20.500.12556/RUL-32280 This link opens in a new window
UDC:624.07:519.21:519.63:(043)
COBISS.SI-ID:6621281 This link opens in a new window
Publication date in RUL:10.07.2015
Views:3403
Downloads:564
Metadata:XML DC-XML DC-RDF
:
Copy citation
Share:Bookmark and Share

Secondary language

Language:English
Title:Stochastic finite element method in structure modelling
Abstract:
In the thesis, the automation of stochastic finite element method to deal with stochastic fields is developed. The automation is based on hybrid symbolic-numeric approach. In this approach symbolic and algebraic computational system Mathematica, AceGen for the automatic code generation and the general-purpose finite element environment AceFEM are combined. The discretization of the stochastic field is done via Karhunen-Loève (K-L) expansion. Stochastic finite elements are developed to calculate the deterministic terms in K-L expansion. Further on, the approximation of exponential covariance function that reduces the cost of numerical calculation of K-L expansion is investigated. The thesis provides a proof that the approximation of covariance function that can often be found in the literature is not positive definite. The consequence is possible numerical instability of the problem expressed as loss of positive definiteness of covariance matrix. The thesis presents two alternative modfications of the covariance function that reduce the computation cost and at the same time significantly improve the numerical stability of the procedure. For the calculation of the stochastic system response, higher-order perturbation method is chosen, based on the sensitivity analysis. For this step, the automatic differentiation based (ADB) formulation of higher-order sensitivity analysis is developed. The advantages of the developed formulation are calculation of the exact derivatives, high numerical efficiency and abstract symbolic description of the finite element code to derive higher-order derivatives. The proposed formulation of stochastic finite element method is verified on all basic types of numerical examples that are important in the engineering practice, i.e. for various quantities modelled by stochastic field and for different failure modes: for excessive plastic deformations, as well as loss of structural stability.

Keywords:stochastic finite element method, stochastic fiield, Karhunen-Loèvove decomposition, stochastic finite element, automatic differentiation, perturbation method

Similar documents

Similar works from RUL:
Similar works from other Slovenian collections:

Back