用于估计类橡胶材料失效概率的贝叶斯代理本构模型
软凝聚态物质
2020-10-27 v1
摘要
在本研究中，开发了用于弹性体材料的随机本构建模方法，以考虑材料行为及其预测中的不确定性。该工作通过对比确定性方法与概率方法在计算失效概率方面的误差来展示后者。首先，采用贝叶斯线性回归模型校准方法对代表超弹性本构模型的 Carroll 模型进行校准。所开发模型基于最大似然估计（MLE）和最大后验（MAP）估计进行校准。接下来，利用高斯过程（GP）作为一种非参数方法来估计弹性体材料的概率行为。在该方法中，GP 中径向基核的超参数使用 L-BFGS 方法计算。为展示模型校准与不确定性传播，对这些方法在基于硅和基于聚氨酯的黏合剂的两组实验数据集上实施，每种材料各四个样本。这些不确定性源于模型、测量等。最后，基于失效伸长下的随机本构模型建立极限状态函数，对这些数据集使用一次可靠度法（FORM）分析和朴素蒙特卡洛（CMC）模拟进行失效概率计算分析。此外，使用敏感性分析展示各参数在失效概率中的重要程度。结果表明所提方法不仅在不确定性量化和模型校准方面，也在超弹性材料的失效概率计算方面表现良好。
引用
@article{arxiv.2010.13241,
title = {A Bayesian Surrogate Constitutive Model to Estimate Failure Probability of Rubber-Like Materials},
author = {Aref Ghaderi and Vahid Morovati and Roozbeh Dargazany},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.13241},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 14 figures