The complex geometry of structural components results in uneven stress distribution in structures under loading. The regions with stress concentrations often act as critical locations from where damages can initiate and propagate under different types of loading. Accurate estimation of stress distribution, especially at such critical locations, is vital for a more reliable prediction of possible damage prognosis or remaining useful life estimation of the structure or a component. Traditional sensing methods often provide response measurements at a few localized points and demand sensor deployment in large numbers to get a distributed response. This may yet be sparse for the steep changes in stress at critical locations. In this study, we propose a hybrid data + model‐based submodeling (HDMS) method to achieve a refined estimate of distributed structural response in and around the critical locations. The HDMS method uses just the measured response on the preselected boundaries around the locations of interest, as input to drive the corresponding submodel of a structural component or a connection, given its geometry and material properties are known. The performance of the HDMS method in response estimation is demonstrated through two vertically loaded plates, one with two holes connected by a slit and the other with two wide slits, respectively. The refined response estimated by HDMS could determine asymmetric response, nonlinear behavior, and permanent set at the critical locations with an average error of less than 50 μstrain at higher load stages, making HDMS a versatile method for refined response estimation.

中文翻译：

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混合数据+基于模型的子建模方法，用于关键位置的精确响应估计

结构部件的复杂几何形状导致结构在载荷下的应力分布不均匀。应力集中的区域通常是关键位置，在不同负载类型下，损坏可能会从这些位置开始并传播。应力分布的准确估计，尤其是在这样的关键位置，对于更可靠地预测可能的损坏预后或结构或组件的剩余使用寿命估计至关重要。传统的传感方法通常会在几个局部点提供响应测量，并需要大量部署传感器才能获得分布式响应。对于关键位置的应力急剧变化而言，这可能还很少。在这个研究中，我们提出了一种基于数据+模型的混合子建模（HDMS）方法，以对临界位置及其周围的分布式结构响应进行精确估计。HDMS方法仅使用在感兴趣位置周围的预选边界上测得的响应作为输入，以驱动结构部件或连接的相应子模型，前提是已知其几何形状和材料属性。HDMS方法在响应估计中的性能通过两个垂直加载的板进行了演示，一个板上有两个通过狭缝连接的孔，另一个板上有两个宽的狭缝。HDMS估算的精确响应可以确定关键位置的不对称响应，非线性行为和永久变形，平均误差小于50 HDMS方法仅使用在感兴趣位置周围的预选边界上测得的响应作为输入，以驱动结构部件或连接的相应子模型，前提是已知其几何形状和材料属性。HDMS方法在响应估计中的性能通过两个垂直加载的板进行了演示，一个板上有两个通过狭缝连接的孔，另一个板上有两个宽的狭缝。HDMS估算的精确响应可以确定关键位置的不对称响应，非线性行为和永久变形，平均误差小于50 HDMS方法仅使用在感兴趣位置周围的预选边界上测得的响应作为输入，以驱动结构部件或连接的相应子模型，前提是已知其几何形状和材料属性。HDMS方法在响应估计中的性能通过两个垂直加载的板进行了演示，一个板上有两个通过狭缝连接的孔，另一个板上有两个宽的狭缝。HDMS估算的精确响应可以确定关键位置的不对称响应，非线性行为和永久变形，平均误差小于50 已知其几何形状和材料特性。HDMS方法在响应估计中的性能通过两个垂直加载的板进行了演示，一个板上有两个通过狭缝连接的孔，另一个板上有两个宽的狭缝。HDMS估算的精确响应可以确定关键位置的不对称响应，非线性行为和永久变形，平均误差小于50 已知其几何形状和材料特性。HDMS方法在响应估计中的性能通过两个垂直加载的板进行了演示，一个板上有两个通过狭缝连接的孔，另一个板上有两个宽的狭缝。HDMS估算的精确响应可以确定关键位置的不对称响应，非线性行为和永久变形，平均误差小于50高负载阶段的μ应变，使HDMS成为用于改进响应估计的通用方法。