The prediction of crack initiation and propagation in ductile failure processes are challenging tasks for the design and fabrication of metallic materials and structures on a large scale. Numerical aspects of ductile failure dictate a sub-optimal calibration of plasticity- and fracture-related parameters for a large number of material properties. These parameters enter the system of partial differential equations as a forward model. In this work, we develop a step-wise Bayesian inversion framework for ductile fracture to provide accurate knowledge regarding the effective mechanical parameters. To this end, synthetic and experimental observations are used to estimate the posterior density of the unknowns. To model the ductile failure behavior of solid materials, we rely on the phase-field approach to fracture, for which we present a unified formulation that allows recovering different models on a variational basis. In the variational framework, incremental minimization principles for a class of gradient-type dissipative materials are used to derive the governing equations. The overall formulation is revisited and extended to the case of anisotropic ductile fracture. Three different models are subsequently recovered by certain choices of parameters and constitutive functions, which are later assessed through Bayesian inversion techniques. To estimate the posterior density function of ductile material parameters, three common Markov chain Monte Carlo (MCMC) techniques are employed: (i) the Metropolis-Hastings algorithm, (ii) delayed-rejection adaptive Metropolis, and (iii) ensemble Kalman filter combined with MCMC. To examine the computational efficiency of the MCMC methods, we employ the R-convergence tool.


翻译:对于大规模设计和制造金属材料和结构的大规模设计与制造而言,预测细质启动和传播细质故障是一项具有挑战性的任务。细质故障的数值方面要求对大量材料属性的可塑性和骨折相关参数进行亚最佳校准。这些参数将部分差异方程作为前方模型输入系统。在这项工作中,我们开发了一条关于软质断裂的渐进的巴伊西亚自转框架,以提供关于有效的机械参数的准确知识。为此,将合成和实验观测用于估计未知材料的后表密度。为模拟固质材料的粘性过滤性失常行为,我们依靠阶段-现场方法来进行分解,为此,我们提出一种统一的公式,以便能够在变异性框架内恢复不同的模型。在变异性框架中,使用梯度类型分解材料类递增最小化原则来得出调节方程。总体配方进行再现,并扩展至于反粒体磁质断裂的情况。随后通过某些参数选择和结构变精度混合的MCLMC-MC-MC-MC-递增量计算方法来恢复三种不同的模型。

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