Acceleration of uncertainty updating in the description of transport processes in heterogeneous materials
Acceleration of uncertainty updating in the description of transport processes in heterogeneous materials
复制标题
异质材料输运过程描述中不确定性更新的加速
DOI：
10.1016/j.cam.2012.02.003
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
H. G. Matthies
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Kučerová;J. Sýkora;B. Rosić;H. G. Matthies
非均质材料的热-力学行为的预测，如热量和水分的传输受到参数不确定性的强烈影响。这样的材料出现在例如， 在历史建筑中，因此，这些建筑的耐久性评估需要对运输过程进行可靠的概率模拟，这与材料参数的适当识别有关。为了包括专家知识以及实验结果，可以采用更新过程，如贝叶斯推理。贝叶斯形式的识别过程的经典概率设置需要通过计算上昂贵的采样技术来解决随机正向问题，这使得该方法几乎不切实际。在本文中，新的随机计算技术，如随机Galerkin方法，以加快更新过程中。其思想是通过多项式混沌展开（PCE）的评价，通过传统的有限元（FE）方法取代计算昂贵的正演模拟。正演模拟的有限元模型的这种近似完全适合贝叶斯更新。将所提出的不确定性修正技术应用于由随机场定义的变系数非均质材料热湿耦合输运的数值模型。
The prediction of thermo-mechanical behaviour of heterogeneous materials such as heat and moisture transport is strongly influenced by the uncertainty in parameters. Such materials occur e.g., in historic buildings, and the durability assessment of these therefore needs a reliable and probabilistic simulation of transport processes, which is related to the suitable identification of material parameters. In order to include expert knowledge as well as experimental results, one can employ an updating procedure such as Bayesian inference. The classical probabilistic setting of the identification process in Bayes’ form requires the solution of a stochastic forward problem via computationally expensive sampling techniques, which makes the method almost impractical. In this paper novel stochastic computational techniques such as the stochastic Galerkin method are applied in order to accelerate the updating procedure. The idea is to replace the computationally expensive forward simulation via the conventional finite element (FE) method by the evaluation of a polynomial chaos expansion (PCE). Such an approximation of the FE model for the forward simulation perfectly suits the Bayesian updating. The presented uncertainty updating techniques are applied to the numerical model of coupled heat and moisture transport in heterogeneous materials with spatially varying coefficients defined by random fields.
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