Stochastic Wave Finite Element Method in Uncertain Function Gradient Material Structure

Dieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung der Stochastic Wave Finite Element Method (WFE) zur Analyse der Wellenausbreitung in Functional Graded Materials (FGMs) mit unsicheren Eigenschaften. Es beginnt mit der Einführung von FGMs und ihren vielfältigen Anwendungen und unterstreicht die Notwendigkeit robuster Vorhersageinstrumente wie der WFE-Methode. Das Kapitel vergleicht dann die WFE-Methode mit der traditionellen Finite-Elemente-Methode (FEM) und analytischen Ansätzen und betont ihre Effizienz und Genauigkeit bei der Wellenausbreitungsanalyse. Die Modellierung von Genitalverstümmelungsstrahlen unter Anwendung des Finite-Elemente-Ansatzes ist detailliert, einschließlich der Formulierung von Matrizen für Masse und Steifigkeit. Das Kapitel untersucht auch den Einsatz probabilistischer Werkzeuge wie der Monte-Carlo-Methode, um Unsicherheiten in geometrischen und mechanischen Parametern zu modellieren. Es werden numerische Ergebnisse und Diskussionen präsentiert, die die Fähigkeit der Methode zur Simulation der Ausbreitung von Biegewellen und die Auswirkungen von Unsicherheiten auf Dispersionskurven aufzeigen. Das Kapitel schließt mit Einblicken in die Grenzen der Methode und potenzielle zukünftige Forschungsrichtungen, wie etwa den Einsatz von Techniken der künstlichen Intelligenz zur Quantifizierung von Unsicherheiten und Fehlererkennung in Verbundwerkstoffen.