数据驱动的数值场地响应
摘要：用于地震引起的地面运动的预测是地震学界和地震工程界的主要关注点。用于解决这个问题的子领域被称为场地响应分析(SRA)，其一维形式(1D-SRA)特别受欢迎，因为其简单性。尽管几何设置简单，但在数值上考虑地壳软上部土层中的强烈震动仍然是一个重大挑战：如何数学地模拟高应变、耗散、潜在速率依赖的土壤行为。已经发展了启发式模型和现象学本构定律来满足这一挑战，但它们都不免于数值限制或物理不足或两者兼而有之。本文提出了将新的数据驱动范式应用于此问题，从而不再需要构建本构行为模型。数据驱动的计算力学(DDCM)是固体力学中一种新的范式，正在获得人们的关注；特别是，其中的多尺度版本依赖于研究细观结构(在土壤的情况下，包含颗粒的代表性体积)对一个数据集进行填充，该数据集后来用于指导宏观尺度的响应。本文介绍了多尺度DDCM在1D-SRA中的第一个应用：首先，我们证明了它处理波传播问题的能力，使用离散数据集，通过使用离散元方法(DEM)对颗粒集合进行采样，而不是使用本构定律，然后我们特别应用它来分析软土沉积物中的谐波波传播，该沉积物覆盖在坚硬基岩上。我们通过与常规有限元分析(FEA)进行比较来验证实施，并证明了使用DDCM时可以恢复传统的放大函数。
作者：Joaquin Garcia-Suarez, Arthur Cornet, Sacha Wattel and Jean-Franc{c}ois Molinari
论文ID：2209.12800
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-09-27