Simulace nelineární odezvy stavebních materiálů a problém identifikace materiálových parametrů

Abstract

Problematiku identifikace parametrů při numerických simulacích lze považovat za nezbytný krok při využití matematických modelů, jakými jsou komplexní materiálové modely stavebních materiálů využívaných v metodě konečných prvků. Problém se zvláště zesiluje v případě anizotropních materiálů, ale také u betonu, který se odlišně chová v tahu a tlaku a který vykazuje odlišnou odezvu při rychlém dynamickém a dlouhodobém zatížení. Korektní vystižení odezvy betonu při výpočtu si vyžaduje použití teorie plasticity, teorie poškození, viskoelasticity a viskoplasticity či jejich vzájemné kombinace. Vznikají tak materiálové modely a reologická schémata s velkým množstvím parametrů, které nejsou v normách běžně dostupné. Dizertační práce představuje pro identifikaci parametrů aplikaci meta-heuristického algoritmu Particle Swarm. Úspěšnost metody je demonstrována na dvojici případů, nejprve na identifikaci parametrů elastoplastického materiálového modelu z pracovního diagramu a poté na identifikaci hodnot tuhostních konstant a viskozit reologického schématu z křivky dotvarování.The issue of parameter idenetification within numerical simulations can be considered a necessary step in the use of mathematical models, such as complex material models of building materials utilized in finite element method. The problem is particularly epmhasized in the case of anisothropic materials but also in the case of concrete, which behaves differently in tension and compression and which shows different response under rapid-dynamic and long-term loading. Correct capture of the concrete response in the computation requires usage of plasticity theory, damage theory, visco-elasticity and visco-plasticity or their mutual combinations. It results in development of material models and rheological schemes with large amount of parameters that are not commonly available in standards. The disseration presents application of meta-heuristic algorithm Particle Swarm for parameter identification. The success of the method is demonstrated in a pair of cases, first on the identification of elastoplastic material model parameters from stress strain diagram and then to identify the values of stiffness constants and viscosities of the rheological scheme from a creep curve.