Surrogate-based modeling and dimension reduction techniques for multi-scale mechanics problems

Successful modeling and/or design of engineering systems often requires one to address the impact of multiple "design variables" on the prescribed outcome.There are often multiple,competing objectives based on which we assess the outcome of optimization.Since accurate,high fidelity models are typically time consuming and computationally expensive,comprehensive evaluations can be conducted only if an efficient framework is available.Furthermore,informed decisions of the model/hardware’s overall performance rely on an adequate understanding of the global,not local,sensitivity of the individual design variables on the objectives.The surrogate-based approach,which involves approximating the objectives as continuous functions of design variables from limited data,offers a rational framework to reduce the number of important input variables,i.e.,the dimension of a design or modeling space.In this paper,we review the fundamental issues that arise in surrogate-based analysis and optimization,highlighting concepts,methods,techniques,as well as modeling implications for mechanics problems.To aid the discussions of the issues involved,we summarize recent efforts in investigating cryogenic cavitating flows,active flow control based on dielectric barrier discharge concepts,and lithium(Li)-ion batteries.It is also stressed that many multi-scale mechanics problems can naturally benefit from the surrogate approach for "scale bridging."     

工程场地的特征与工程地质分区

工程场地与城市在空间尺度上相去甚远 ,但工程场地所具备的与环境行为相近的共性 ,使其属性分析可以推广应用到城市建设所面对的整个工程地质环境。从这一意义上说 ,工程场地是整个城市宏观工程地质环境的微观单元 ,众多微观单元的组合构成了环境的宏观总体。为此 ,工程场地的三大属性———特性、适宜性、稳定性 ,可以作为城市工程地质环境分析中分析方法的基础。从工程场地分析推广到城市工程地质环境分析 ,还将有助于保证城市工程地质环境分析的定量化水平。     

激光辐照下转动柱壳平均温度与破坏时间的工程估算

 推导了激光辐照下转动壳体平均温度沿壳体母线方向分布的解析公式。由于对高斯功率密度分布光束无法得到工程上实用的结果，对公式进行了解析拟合，仅由一个具有实际物理意义的拟合系数——分布因子确定了解析拟合公式的形式，明确了温度估算公式中各项的物理意义。解析拟合公式计算结果与数值模拟结果较为一致。作为温升估算方法的一个应用实例，推导了转动充压柱壳在激光辐照下破坏时间的解析公式，与数值计算结果吻合得较好。     

CAD软件在工程地质三维建模中的应用

如何快速、准确地建立地质体的三维模型一直是众多岩土工程数值模拟工作者所面临的难题。虽然三维地学模拟软件具有很好的三维地质建模能力,但是由于数据结构的差异,采用他们现行三维地学模拟软件建立的地质模型难以导入数值模拟分析软件中,以为相应工程问题的数值模拟服务。目前,随着各种CAD、CAM软件行业的的飞速发展,涌现出了许多优秀的三维建模软件,而且这些软件大都与现行数值分析软件有着良好的数据接口功能。据此,本文提出了采用现行CAD软件来建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既"可视"又"可算"的目的。将其应用于云南某高速公路边坡的三维建模中,证明了该法具有方便、快捷和合理等优点。     

我国工程地质学发展战略的思考

本文就我国工程地质学在”十一五”期间的发展战略进行了讨论,包括工程地质学面临的机遇和挑战;围绕的科学问题;在我国地球系统科学发展中的作用以及今后的发展趋势等。     

地质环境与城市发展研究综述

该文概述了城市地质环境与城市发展国内外研究现状,指出了我国城市工程地质工作存在的问题,论证了地质环境与城市发展中主要问题的解决途径,提出了地质环境与城市发展研究与工作的一些建议。论文还介绍了与地质环境与城市发展密切相关的我国工程地质专业设置现状与发展趋势。     

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应初步研究

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应研究在文献中不多见。但是许多断层尤其是扭性断层中的透镜体非常发育,这些透镜体往往控制断层破碎带的强度大小和变形破坏机理,是工程岩体中必须重视的工程地质力学问题。作者经研究认为:(1)透镜体类型多种;(2)透镜体周边一般具断层泥线或泥膜分布;(3)透镜体内具有节理裂隙系统;(4)透镜体周边可以当作结构面或软弱结构面看待;(5)透镜体本身可以作为一个复合结构体看待。在原位力学试验中也揭示了断层泥透镜体在原位剪切试验和单轴压缩试验中的若干力学行为,其表现是:(1)透镜体周边具有结构面力学效应;(2)断层泥透镜体控制着强度大小、变形破坏机理。