力学家访谈录:秦庆华教授

来源: 作者: 时间:2021-06-17 

2021年6月11日18:30,由西安建筑科技大学力学技术研究院(IMT)开展的力学家访谈,在IMT成功进行。本期访谈的嘉宾是深圳北理莫斯科大学秦庆华教授。


线上采访掠影

力学家访谈源于对力学家的致敬,希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想,以此激励学生的科学研究激情。采访内容如下:

问:随着人工智能浪潮席卷全球,有限元结合机器学习是否能够实现模型的自我校正?

答:关于有限元自我校正的研究我们正在推进中,课题组内已经有学生发表了两篇关于此方面的文章。当采用深度学习结合遗传算法对有限元模型进行改进后,节省了大量时间,并提高了工作效率。

问:断裂问题在建筑、军工、交通等行业中广泛存在,请问混合Trefftz有限元法对这类问题的仿真分析有哪些提升?

答:Trefftz方法主要用途是解决局部奇异问题,例如在建筑、桥梁中,应力集中、微裂纹、损伤等问题广泛存在,处理这些问题我们需要使用特殊的单元。Trefftz方法的优势在于处理这类问题时并不需要细分单元,一个裂纹仅需要使用一个单元进行模拟,解决了裂纹周围需要划分大量单元用以保证有限元精度的问题,即使用Trefftz方法不需要在局部奇异处作特殊处理,节约计算时间。

问:您能简单分享下HT有限元方法吗?对比其他有限元结果,它具有何种优越性?

答:通常的有限元方法在单元内与边界上采用的是同一个插值函数,而HT有限元在单元内与边界上使用两套独立的插值函数。其好处在于单元内的插值函数不受单元间协调性的约束,即域内插值不需要保证单元间位移连续、应力连续。这些协调性由边界上的插值函数保证。这大大加强了构造单元内插值函数的灵活性,借助能反映局部奇异性的插值函数对单元内的裂纹进行描述,从而在带有局部奇异的区域附近不需要细分单元以便得到有意义的结果。当然,使用此方法需要在变分原理上做一定的处理,将两套插值函数联系起来。

问:我们这里有一些研究生属于跨学科考研,不知您对如何快速入门新学科、寻找力学相关的科研课题并保持科研积极性有什么建议?

答:我在科研道路上也遇到过类似的问题。我本科是工程机械毕业,研究生是计算力学专业,二者还是存在一定的差别,我们如何用过去掌握的知识结合当前专业,在学科交叉领域发现有价值的研究课题是十分重要的。以我自身举例,在我做生物相关的研究时,并没有因未学过相关知识无法开展工作,我从之前积累的大量压电材料相关研究入手,发现骨头内存在诸多类似压电材料的性能,并由此开展研究。总而言之,加强对新学课的了解,并结合已有的知识,从而在学科交叉处找到新问题、好问题,这对研究生们来说不仅是挑战,更是机遇。


撰稿人:刘轩廷

校对:张振子