Structural mechanics seminars

Kalibrace materiálových modelů pro beton je stále výpočetně náročná úloha, zejména pokud chceme vyhodnotit nejistotu ve výsledných odhadech materiálových parametrů. Přesto s výpočetní kapacitou dnešních počítačů i díky vývoji numerických technik je možné identifikovat parametry materiálových parametrů pravděpodobnostně a tak současně posoudit jejich identifikovatelnost či vzájemnou závislost. V přednášce bude ukázán příklad identifikace 14 parametrů modelu CDPM2 z tlakové zkoušky v příčném sevření. Výpočetní náročnost úlohy je snížena použitím aproximace odezvy pomocí polynomiálního chaosu, který následně slouží k vyhodnocení i globální citlivostní analýzy. Cílem přednášky je ukázat, jaké možnosti Bayesovská identifikace parametrů nabízí, ale také upozornit, v čem přetrvávají rizika jejího použití a interpretace výsledků.

Využití datově řízených metamodelů představuje velmi perspektivní oblast při řešení široké škály úloh z oblasti inženýrského stavitelství. Zejména aplikace modelů založených na metodách strojového učení, jako jsou umělé neuronové sítě, umožňuje řešit dříve obtížně řešitelné problémy. Mezi oblasti, kde tyto modely nachází své uplatnění, patří řešení komplexních inverzních úloh, jako je identifikace poškození konstrukcí, spolehlivostní návrh konstrukcí apod. V přednášce bude představeno řešení vybraných inverzních úloh pomocí datově řízených metamodelů a následně budou diskutovány zajímavé aspekty a výhody jejich použití.

While universally accepted in multi-scale scenarios, the Periodic Unit Cell (PUC) as a model of microstructural geometry features severe limitations for simulations without scale separation. A modular extension to PUC emerges as a compromise between a PUC-based model and a fully stochastic microstructural generator with a potential for exploiting the modularity to accelerate abovementioned simulations. Inspired by computational homogenization, the presented numerical scheme extracts fluctuation fields as a characteristic response of a modular microstructural representation to loading parametrized by the first- and second-order macroscopic gradients. By construction, the fluctuation fields can be continuously assembled and—using the ansatz of the Generalized Finite Element method—converted into microstructure-informed reduced basis, which unlike the standard snapshot-based reduced models can handle significant changes to the geometry and loading of a macroscopic simulation. Considering a two-dimensional scalar elliptic problem, the scheme delivers less than 3% error in both the relative L2 and energy norms with only 0.01% of the unknowns when compared to the fully resolved problem.

Přednáška představí náplň a některé výsledky dosažené při řešení projektu aplikovaného výzkumu zaměřeného na vývoj subtilních rolet, které jsou nepříznivě ovlivněny průhybem od vlastní tíhy. Jedná se o spolupráci s firmou Bematech s.r.o., která má patentovaný koncept skryté výztuhy kompenzující vliv vlastní tíhy (zoomtech). V přednášce bude ukázán nově vyvinutý způsob návrhu optimálního tvaru výztuže s ohledem na trubkový motor pohonu a silně nelineární charakteristiku ložisek (kombinace experimentu a optimalizačního výpočtu s nelineárním modelem). Dále bude představena kombinace experimentů a modelování s použitím nelineární výpočtové plasticity vedoucí k optimalizaci způsobu výroby ocelové výztuže (zoombox).

Přednáška bude obsahovat dvě základní části. V první z nich bude řešena problematika numerického návrhu počátečního rovnovážného tvaru membránových konstrukcí. Druhá část přednášky bude věnována výpočetním metodám pro analýzu odezvy membránových konstrukcí pod zatížením, umožňujících zohlednění vrásnění při ztrátě předpětí a případně uvažující i vnitřní strukturu použitého materiálu.

Tato přednáška shrnuje výsledky tříměsíční stáže přednášejícího u prof. Kwang-Chun Parka na Korean Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon, South Korea, která byla finančně podpořena projektem Mezinárodní mobilita výzkumníků Vysokého učení technického v Brně (MeMoV) CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_027/0008371.

Tlak na rychlost výstavby v posledních desetiletích prakticky zlikvidoval cementová pojiva s pomalým nárůstem pevností. Důsledkem je velká náchylnost betonů na vznik trhlin od vysychání, která se nepříznivě projevuje na předčasné degradaci a rozpadu betonových prvků v exteriéru. To je statisticky doloženo degradací cementobetonových krytů v ČR, kde se jejich životnost zkrátila z 50 let na přibližně polovinu.
Laboratorní testy ve vázaném smrštění prstenců náchylnost pojiv k trhlinkování dobře potvrzují, stejně jako hygro-mechanické modely s poškozením. Pojiva s pomalým náběhem pevností jsou k trhlinkování značně odolná. Na této myšlence byl vybudován téměř 9 km pilotní úsek dálnice Přerov-Lipník nad Bečvou, kde se použila náhrada slínku méně reaktivní vysokopecní struskou. Dlouhodobý monitoring jedné desky krytu ukazuje na očekávané chování a to je i potvrzeno termo-mechanickými modely prakticky od počátku pokládky. Snížením tlaku na rychlost výstavby a vhodnou volbou pojiv lze dosáhnout dlouhé životnosti konstrukcí, která by měla být cílem 21. století.

The family of distance based phi-p optimization criteria for space-filling designs is reviewed with a focus on its behavior in higher dimensions and small sample sizes. We show that the use of the phi-p criterion (even in periodic space) can produce poor orthogonal grid patterns. It is demonstrated that this behavior is related to the directional non-uniformity in distribution of domain volume. Furthermore, the issue of decreasing contrast among pairwise distances within high-dimensional volume is addressed. We show that the new proposed criterion favors designs with better space-filling and projection properties and lower discrepancy.