2015远东论坛大会报告之一，题目与报告人介绍

大会报告题目：         

以 新式 统计 (Modern Statistics) 工具 来解  无损 探伤 的 模型 辅道 探测 效率
(Model-Assisted POD) 及 疲劳 寿命 模型 (Fatigue Life Modeling) 的 应用 问题


主讲人：               
美国 联邦政府 科技标准研究院  应用及计算数学系
National Institute of Standards & Technology (NIST)
Applied and Computational Mathematics Division
Gaithersburg, MD 20899-8910, U.S.A.
方资慧 博士 (Dr. Jeffrey T. Fong)

讲题摘要：     
   
从 1974 年 到 现 在，无损 探伤 (NDT) 的 发 展 已 有 40 年 的 历 史。应 各 方 面 科 技 理 论 及 工 具 发 展 影 响 下，无损 探伤 (NDT) 的 发 展 也 大 有 进 步。首 先，我 做 一 个 简 单 的 介 绍 及 评 论。重 点 是 放 在  模型 辅道 探测 效率  (Model-Assisted POD) 及 疲劳 寿命 模型 (Fatigue Life Modeling) 的 两大 问题。

这 两 问题 对 无损 探伤 的 可靠性 (NDT Reliability) 很 有 关 系。无损 探伤 的 可靠性 是 一个 很 复杂 的 题 目。其 中 有 三 个 基 本 问题，那 就是    (1) 规模 大小 (scale),    (2) 变 化 率 (Uncertainty),    (3) 证 实模 型 (model validation).   在 过 去 40 年 中，计 算 机 的 发 展 是 特 别 快。使  统 计 学 也 变 了 及 带 来 很 多 以 软 件 为 主  新 的 工 具。对 无损 探伤 来 讲， 有 三 套 特 别 有 用：   (1)  非 决 定 模 型   (stochastic modeling),     (2)  实 验 设 计 模 型   (design of experiments-based modeling),            (3)  模 型 辅 道 下 多 维 规 模 代 替 实 际 的 计 算   (model-validation-based multi-scale simulation).  

在 介 绍 及 解 释 的 过 程 中，我 会 引 用 我 工作 方 面 遇 到 的 五 个 习 题 作 例 子。这 新 的 工 具 使 我 们 对 无 损 探 伤 可靠 性 的 发 展， 大 有 信 心。再 加 上 现 场 感 应 器 带 来 大 量 无 损 探 伤 数 据 的 应 用，使 我 们 增 加 了 不 少 机 器 保 养 及 预 防 破 裂  的 工 具。

主讲人简历：        


方资慧，浙江镇海人，生于上海。曾求学于 江苏省立上海中学 高中部，香港大学 土木工程系学士 ，美国 哥伦比亚大学 工程力学 硕士，及 美国斯坦福大学 工程力学 及 应用数学 博士。


1955年 港大毕业后，曾在美国 纽约市 一家设计及建造发电厂工程的公司 (Ebasco) 任高级工程师 八年。1966年 开始进入 美国 联邦政府 ，在国家科技标准研究院的应用及计算数学系工作。迄今已有 四十多年累积的研究 科技标准的经验和心得。


从 2006年 起，方博士并开始 在美国 宾州 费城的  Drexel  和 加州的  Stanford  两个大学 兼任 客座教授 (Adjunct Professor)。开设的课程有“Finite Element Method Uncertainty Analysis (有限元计算的 可靠性),"   "Reliability and Uncertainty Estimation of FEM Models of Composite Structures (复合材料设计及 现代制造的 可靠性),"   "Applied Statistics for FEM Uncertainty and NDT  Reliability Analysis with a Software Tool,” (工程统计学及 可靠分析软件的 应用)," 等等。


2012 年 又蒙 香港城市大学 (City University of Hong Kong) 邀请 兼任核能工程 (Nuclear and Risk Engineering) 客座教授，任期三年。每次授课，以短训班形式，主讲两门课: (1) Introduction to Statistics for Engineers with a Software Tool,  (2) Advanced Statistics for FEM Uncertainty, Design of Experiments, NDT Reliability, and Risk Assessment.  2013 年又蒙 上海华东理工大学邀请 任 荣誉客座教授，任期亦三年。


方博士是  美国  机械工程师学会  (ASME)  及  材料测验学会(ASTM) 的 高等会员 (Fellow)。曾任 ASTM-E9.01 疲劳研究 (Fatigue Research) 分委员会 主席，及 ASME 压力容器及管道 (Pressure Vessels & Piping) 分会主席。1985 年 ，中华人民共和国的 国家标准局 聘请方博士为全国 压力容器标准化技术 委员会名誉顾问。1993 年，美国 机械工程师学会  (ASME)  赠方博士代表最高荣誉的 压力容器奖章 (ASME Pressure Vessel Medal)。他出版的 学术报告 及 论文 逾一百二十篇。主编的 科技会议 议程书 有 十七本之多。


Model-Assisted POD and Fatigue Life Modeling using Modern Statistical Tools

Dr. Jeffrey T. Fong, P.E.
Applied & Computational Mathematics Division
National Institute of Standards & Technology (NIST)
Gaithersburg, MD 20899-8910, U.S.A.
Email: fong2015fong@hotmail.com
https://www.nist.gov/itl/math/jeffrey-t-fong.cfm

Abstract:

We begin with a review of progress in nondestructive testing (NDT) and fatigue research since 1974 with emphasis on (1) NDT for fatigue crack measurements, (2) model-assisted probability of detection (MAPOD) for fatigue life modeling, and (3) NDT-based structural health monitoring for failure prevention.  Our review is followed by listing three fundamental problems in NDT-based fatigue modeling, namely, scale, uncertainty, and validation, and three modern statistical tools, namely, stochastic modeling, design-of-experiments-based modeling, and model-validation-based multi-scale simulation, to suggest that we now possess a “sufficient” number of tools and a body of basic knowledge to make NDT a scientific discipline and reliable technology.  Five examples are introduced to demonstrate the plausibility of a thesis that the fatigue life of an aging structure can be predicted with 99.99 % confidence and 99.99999999 % coverage if the structure is continuously monitored by built-in sensors with model- assisted NDT technology and fast on-line analysis capability.  Significance and limitations of this NDT-monitoring and on-line analysis approach to high-consequence aging asset management are presented and discussed.

Biographical Sketch of Speaker:

Dr. Jeffrey T. Fong has been Physicist and Project Manager at the Applied and Computational Mathematics Division, Information Technology Laboratory, National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg, MD, since 1966.  He was educated at the University of Hong Kong (B.Sc., Engineering, first class honors, 1955), Columbia University (M.S., Engineering Mechanics, 1961), and Stanford (Ph.D., Applied Mechanics and Mathematics, 1966).  Prior to 1966, he worked as a design engineer (1955-63) on numerous power plants (hydro, fossil-fuel, nuclear) at Ebasco Services, Inc., in New York City, and a teaching & research assistant (1963-66) on engineering mechanics at Stanford University.  

During his 40+ years at NIST, he has conducted research, provided consulting services, and taught numerous short courses on mathematical and finite-element-method modeling with uncertainty estimation in continuum mechanics and thermodynamics, fatigue, fracture, creep, nondestructive evaluation (NDE), electromagnetics, and failure analysis of a broad range of materials ranging from paper, ceramics, glass, to polymers, composites, metal alloys, semiconductors, and biological tissues.  

A licensed professional engineer (P.E.) in the State of New York since 1962 and a chartered civil engineer in the United Kingdom and British Commonwealth (A.M.I.C.E.) since 1968, he has authored or co-authored more than 100 technical papers, and edited or co-edited 17 national or international conference proceedings.  He was elected Fellow of ASTM in 1982 and Fellow of ASME in 1984.  In 1993, he was awarded the prestigious ASME Pressure Vessels and Piping Medal.   In 2014 he was honored at the International Conference on Computational & Experimental Engineering & Sciences (ICCES) with a Lifetime Achievement Medal.  

Since 2006, he has been Adjunct Professor of Mechanical Engineering and Mechanics at Drexel University and taught a graduate-level 3-credit course on “Finite Element Method Uncertainty Analysis.” Since Jan. 2010, he has given every 6 months an on-line 3-hour short course at Stanford University on “Reliability and Uncertainty Estimation of FEM Models of Composite Structures.”  In 2012, he was appointed Adjunct Professor of Nuclear and Risk Engineering at the City University of Hong Kong, and Distinguished Guest Professor at the East China University of Science & Technology, Shanghai, China, to teach annually a 1-credit 16-hour short course on “Applied Statistics for FEM Uncertainty, Design of Experiments, and NDT Reliability with a Software Tool.”

介绍新技术，新方法。

尖端技术现实应用

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