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弹性动力学中基于有限元方法的计算时间反转:重聚焦、重建及其数值敏感性。 (英语) Zbl 07431485号

小结:在本文中,我们研究了基于显式有限元方法的计算时间反转方法在固体无损检测中的准确性和鲁棒性。本文的主要目标是找到一种正确、准确地重建原始震源时间历程的方法。对于弹性波传播的前(正向)和反向(反向)问题的数值模拟,我们使用有限元方法和集中质量矩阵的显式时间积分。建议的方法适用于每个有限元开源或商业软件。特别注意为反问题规定边界条件/载荷,以便准确重建原始震源的时间历程。为了评估重建质量,我们提出了一些成本函数。基于几次数值试验,我们显示了时间反转中边界条件/载荷的规定、网格大小和时间步长的影响、未知障碍物、多个源和环境干扰(噪声)对原始源重建正确性的影响。

MSC公司:

74-XX岁 可变形固体力学
65-XX岁 数值分析

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LS-DYNA公司
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Achenbach,J.D.,《弹性固体中的波传播》,J.D.Achenbach著(1973年),北荷兰出版社。有限公司。;美国爱思唯尔酒吧。公司:North-Holland Pub。有限公司。;美国爱思唯尔酒吧。联合阿姆斯特丹,纽约·兹比尔0268.73005
[2] 埃米特(Amitt,E.)。;Givoli,D。;Turkel,E.,用于散射体识别的到达时间成像和时间反转组合,计算。方法应用。机械。工程,313279-302(2017)·Zbl 1439.74153号
[3] H.阿马利。;Bretin,E。;Garnier,J。;Wahab,A.,粘弹性介质中的时间反演算法,欧洲J.Appl。数学。,24, 4, 565-600 (2013) ·Zbl 1326.74068号
[4] 安德森,B.E。;杜马,J。;Ulrich,T.J。;Snieder,R.,《通过反褶积改进时空聚焦和震源重建》,《波动》,第52期,第151-159页(2015年)·Zbl 1454.94021号
[5] Arfken,G.,《物理学家的数学方法》(2005),爱思唯尔:爱思唯尔波士顿·Zbl 0135.42304号
[6] Bathe,K.-J.,有限元程序(1996),Prentice Hall
[7] Belytschko,T。;Bachrach,W.E.,《高效实现具有高粗精度的四边形》,计算。方法应用。机械。工程,54,3,279-301(1986)·Zbl 0579.73075号
[8] Belytschko,T。;刘伟。;莫兰,B。;Elkhodary,K.,《连续体和结构的非线性有限元》(2013),Wiley,不再使用·Zbl 1279.74002号
[9] 科尔顿,D。;Kress,R.,(逆声和电磁散射理论。逆声和电磁场散射理论,应用数学科学,第93卷第1部分(1992年),Springer-Verlag),URLhttps://books.google.cz/books?id=zbw_vgAACAAJ ·Zbl 1425.35001号
[10] Cottrell,J.A。;休斯·T·J·R。;Bazilevs,Y.,《等几何分析:走向CAD和FEA的集成》(2009),威利出版社·Zbl 1378.65009号
[11] 库兰特,R。;弗里德里希斯(Friedrichs,K.)。;Lewy,H.,ÜBer die partiellen differenzengleichungen der mathematicschen Physik,数学,数学。安,10032-74(1928)·JFM 54.0486.01型
[12] 多斯桑托斯,S。;Prevorovsky,Z.,使用基于超声的线性调频编码非线性时间反转声学对人类牙齿进行成像,超声,51,667-674(2011)
[13] Farhat,C。;Roux,F.-X.,有限元撕裂和互连方法及其并行求解算法,国际。J.数字。方法工程,32,6,1205-1227(1991)·Zbl 0758.65075号
[14] 费利帕,C。;Park,K.,《多层结构分析自由自由柔度矩阵的构建》,计算。方法应用。机械。工程,1912111-2140(2002)
[15] Fink,M.,《超声波场的时间反转——部分》,IEEE Trans。超声波。铁电极。频率控制,39,5,555-566(1992)
[16] Fink,M.,《时光倒转镜》,J.Phys。D: 申请。物理。,26, 1333-1350 (1993)
[17] Fink,M.,《声波的时间反转和相位共轭:工业和医学应用》(激光和电光会议,第3卷(2005年)),2334-2335
[18] 芬克,M。;蒙塔尔多,G。;Tanter,M.,《生物医学工程中的时间反演声学》,年。生物识别版本。工程,5,1,465-497(2003)
[19] Givoli,D.,《时间反转作为声学和弹性动力学中的计算工具》,J.Compute。灰尘。,22、03,第143000条pp.(2014)·Zbl 1360.76001号
[20] Givoli,D。;Turkel,E.,《波重聚焦和散射体识别用部分信息的时间反转》,计算。方法应用。机械。工程,223-242(2012)·兹比尔1243.74074
[21] Gonzalez,R.,《数字图像处理》(2008),普伦蒂斯·霍尔:普伦蒂斯霍尔上鞍河,新泽西州
[22] Hallquist,J.O.,LS-Dyna理论手册(2006),利弗莫尔软件技术公司
[23] 他,C。;张,Q。;Huang,J.,水声信道上带循环移位键控的无源时间反转通信,应用。灰尘。,96, 132-138 (2015)
[24] Hughes,T.J.R.,《有限元方法:线性静态和动态有限元分析》(2000年),多佛出版·Zbl 1191.74002号
[25] Kimoto,K。;Nakahata,K。;Saitoh,T.,《无牵引散射体形状重建的弹性动力学计算时间反转方法》,《波动》,72,23-40(2017)·Zbl 1524.74257号
[26] 科尔曼,R。;普列舍克,J。;奥克鲁里克,M。;Gabriel,D.,瞬态弹性动力学中平面平方双二次偶然性有限元的网格离散分析,国际。J.数字。方法工程,96,1,1-28(2013)·Zbl 1352.74380号
[27] 科尔曼,R。;普列舍克,J。;乔尔夫,J。;Okrouhlík,M。;Pařík,P.,显式弹性动力学有限元法的时空离散和稳定性分析,国际。J.数字。方法工程,106,2,113-128(2016)·Zbl 1352.74381号
[28] Kwak,Y。;帕克,S.M。;Lee,J。;Park,J.,《通过道路车辆上分散振动信号的时间反转来定位嘎嘎声噪声源》,《波动》,93,第102452页,(2020年)·Zbl 1524.74155号
[29] 拉马特,C.S。;盖耶,R.A。;Johnson,P.A.,地球物理学中的时间反演方法,物理学。今天,63,8,31-35(2010)
[30] 列维一世。;Turkel,E。;Givoli,D.,弹性波重聚焦和散射体位置恢复的时间反转,J.Compute。灰尘。,第23、1条,第1450013页(2015年)·Zbl 1360.35273号
[31] 洛帕廷,C。;拉比诺维奇,D。;Givoli博士。;Turkel,E.,《使用实验数据进行NDT应用的计算时间反转》,J.《无损检测》。评估。,36-48 (2017)
[32] Love,A.,《弹性数学理论专论》(1934年),大学出版社
[33] 穆伟(Mu,W.)。;Sun,J。;刘,G。;Wang,S.,基于衍射波的高分辨率裂纹定位方法,传感器(巴塞尔),19,8(2019)
[34] Panagiotopoulos,C.G。;Petromichelakis,Y。;Tsogka,C.,《结构的时间反转和成像》,Lect。注释Civ。工程师,2159-182(2017)
[35] 帕克,H.W。;Kim,S.B。;Sohn,H.,理解兰姆波传播中的时间反转过程,波浪运动,46,7451-467(2009)·Zbl 1231.74127号
[36] Parvulescu,A。;Clay,C.,《海洋中信号传输的再现性》,《无线电电子》。工程师,2923-228(1965)
[37] Ribay,G。;Catheline,S.公司。;Clorennec,D。;Ing,R.K。;北卡罗来纳州奎芬。;Fink,M.,《板中的声冲击定位:温度变化的特性和稳定性》,IEEE Trans。超声波。铁电极。频率控制,54,2,378-385(2007)
[38] Sachse,W。;山口,K。;罗杰·J。;(协会),A.,《声发射:当前实践和未来方向》ASTM STP 1077(1991),ASTM
[39] Strang,G.,《线性代数及其应用》(2005年),Cengage Learning
[40] Wang,Y.,ricker小波的频率,地球物理,80,2,A31-A32(2015)
[41] 张,G。;Hovem,J.M。;Dong,H。;Liu,L.,多径信道上使用无源时间反转的相干水下通信,应用。灰尘。,72, 7, 412-419 (2011)
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