詹姆斯·多耶

詹姆斯F、。多伊尔

1977 -教授

Dipl.博士。爱尔兰都柏林理工学院工程师,1972年
1974年,加拿大萨斯喀彻温大学理学硕士
伊利诺伊大学博士,1977年

联系人

体育场大道西701号。
印第安纳州西拉斐特47907-2045
办公室: 臂3327
办公电话: (765) 494-5145

利息

实验力学、冲击和波传播、信号和图像处理、计算力学、非线性结构动力学、稳定性、光机学、反问题、裂纹传播和破碎、蛋白质结构的动力学和稳定性。

奖项和主要任命

实验力学学会弗劳希特教学奖
实验力学学会和腾一研究奖
实验力学学会研究员

研究领域

主要研究领域是实验力学重点是开发一种新的方法,用于分析复杂结构中的冲击和波传播,目的是能够从有限的实验数据中提取波和动力系统的完整描述。特别强调解决问题反问题通过将实验方法与计算方法(主要是基于有限元的方法)相结合。

这项研究基于这样的断言:在现代分析中,构建模型就是构建解决方案,即模型就是解决方案。但真实结构的所有模型表示必须是不完整的;毕竟,我们不可能完全了解任何特定结构的每一种材料属性、每一个加载方面以及环境的每一个条件。因此,作为这一断言的必然结果,我们假定现代实验应力分析和实验力学的一个非常重要的作用是帮助完成模型的构建。

该模型是现代实验力学的重点,具有许多重要意义。首先,收集数据本身永远都不是目的。数据总是被用来间接(或反向)推断系统中未知的东西。通常,这些情况下,只有系统的某些方面是已知的(例如几何形状、材料特性),而其他方面是未知的(例如载荷、边界条件、非线性接头的行为),我们试图使用测量来确定未知项;这些是部分指定的问题。部分特定问题的困难在于,它们不但没有解决方案,还有很多解决方案。研究问题围绕着使用什么补充信息以及如何将其纳入求解过程。这就引出了第二个含义。需要指出的工程观点是,每个实验或每个实验分析最终都是不完整的,总会有一些未知的东西,在某个阶段,必须解决处理缺失信息的问题。这不是收集更多数据、“重新做实验”或设计更好的实验的问题。这不是一个统计问题,如果实验重复足够多次,不确定性就会被消除或表征。我们谈论的是实验问题,这些问题本身就缺少直接解决方案所需的足够信息。

书中介绍了这些想法以及附带的算法和示例:

  1. J.F.Doyle,现代实验应力分析:完成部分特定问题的求解,Wiley&Sons,英国,2004年。
所解决的问题涵盖了所有主题,包括应用于各种结构和组件的静态/动态、线性/非线性。

最后一点:当前的技术正在探索在各种应用中使用纳米结构的可能性。这些不适合传统的实验方法;这里正在开发的反演方法为克服这些挑战提供了巨大的潜力。

出版物

Davendralingham,N.和Doyle,J.F.,“大挠度下的非线性识别问题”实验力学,48(3) 2008年,第529-538页

Meacham,E.M.和Doyle,J.F.,“橡胶类材料的非线性动态表征”测量科学与技术, 2008,19.

Navanidandran,N.和Doyle,J.F.,“大挠度下的反问题”,《实验力学》,2008年第48卷。

Meacham,E.M.和Doyle,J.F.,“使用图像数据解决非线性问题的逆方法”测量科学与技术, 2007,18第2800-2808页。

Carrion,F.J.、Doyle,J.F.和Lozano,A.,“使用子域反演方法进行结构健康监测和损伤检测”智能材料和结构, 2003,12第776-784页。

会议记录、演讲、特邀演讲

Luo,H.、Dai,H.,Mohd、Adam、Das Shahrizan、Syawal、Song,J.和Doyle,J.F.(2012)。
“昆虫翅膀流体-结构相互作用的高保真建模”,AIAA论文20121212。

Luo,H.、Yin,B.、Dai,H.和Doyle,J.F.,“扑翼飞行中流动-结构相互作用的三维计算研究”,Proc。第48届AIAA航空航天科学会议,奥兰多,2010年1月。

Doyle,J.F.和Luo,H.,“昆虫飞行过程中的结构动力学”,关于结构动力学最新进展的Eight Int.Conf教授,ISVR,南安普顿,2010年7月。

其他信息

  1. J.F.多伊尔,波浪在结构中的传播《施普林格-弗拉格》,纽约,1989年;1997年2月。
  2. J.F.Doyle,结构的静态和动态分析荷兰克鲁沃,1991年。
  3. J.F.Doyle,薄壁结构的非线性分析:静力学、动力学和稳定性,施普林格-弗拉格出版社,纽约,2001年。
  4. J.F.Doyle,现代实验应力分析:完成部分特定问题的求解,Wiley&Sons,英国,2004年。
  5. J.F.Doyle,固体与结构力学指导性探索:解决陌生问题的策略英国剑桥大学出版社,预计2009年出版。
已编辑的书籍 光谱元素法编辑(与R.Al-Kouri合著),Kluwer,2005年。

教学领域

结构力学、结构动力学和稳定性、弹性理论、有限元方法、波传播、实验力学

教学目标

通过探索学习:质量工程部计算机实验室

当代结构力学问题给教学带来了特殊的困难,因为它们对取得足够有代表性的结果提出了巨大的挑战。从本质上讲,一个演讲示例是一个单一的实现——单一的几何形状、材料或荷载情况;如果投入的时间是合理的,那么多个测试用例和示例是不可行的。但是,工程师在被介绍到新的东西时,需要看到其他示例以及给定示例的变体。因此,必须找到一种新的方法来展示从许多问题中获得的结果。

随着计算机建模变得更易于使用和更快运行,这为通过参数变化和可视化结果来理解问题提供了可能性。然而,计算机程序曾经足以提供“某一点的应力”的数字分辨率解和类似的完整模拟,这些模拟显示了整体行为、趋势和模式,可以进行探索,并且可以评估分析几何和材料参数相对重要性的敏感性研究。能够观察现象并放大重要参数,对重要和不重要的参数进行判断,将大大提高理解的深度。

正如所设想的那样,探索可以与讲座中的材料同时进行,也可以在讲座中涵盖材料之前进行,并在探索示例时成为一种可以交互和测试的资源。

QED的目的是提供一个交互式仿真环境,用于研究结构力学中的各种问题——静态/动态、振动/稳定性、线性/非线性、框架/壳体;它是一个探索和积累经验的实验室。QED是基于有限元的,但其设计使用户不必处理底层启用程序的复杂性,并以有限(但适应性强)的选择和组合数量(即参数化问题)表示每个问题。完整的软件包可在CD上获得,并可在任何MS Windows机器上运行。

有限元分析的过程可以分为三个独立的阶段,这些阶段在QED中作为独立的模块呈现。预处理阶段允许定义模型几何体、施加边界条件、施加载荷和生成网格。在第二阶段,得到解析解。可用的分析包括静态、屈曲、振动、瞬态动态、非线性动态和强迫频率。选择所需的解决方案类型和最适合指导程序的参数。在后处理阶段,结果以多种方式显示。可以使用节点结果、变形形状、自由体图、电影和动画的等高线图以及时间历史轨迹。许多非线性现象的本质体现在单个微分方程中;文中还介绍了一系列标准非线性方程。

探索的理论背景包含在结构力学现代导论:

  • 第一部分:   静态和稳定性分析
  • 第二部分以下为:动态模型和分析
  • 第三部分以下为:非线性分析
  • 第四部分以下为:通过探索学习
第四部分针对各种结构力学问题的指导性探索越来越多。这些引导探索是执行自我引导探索的支柱。

这种学习方法正在慢慢引入AAE352L、AAE453、AAE546、AAE540和AAE646。用这种灵活复杂的模拟来对比课堂示例,会深刻影响学生对理论和计算方法的理解。两者的相互作用也建立了一种有趣而令人兴奋的动态。

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