受領導師長委托，搜集撰寫計算仿真領域benchmark test相關材料，此處摘錄部分內容（去圖），也記錄下時間都去哪兒了。

         眾所周知，計算分析已成為與理論建模、實驗測試并列的現(xiàn)代科學不可或缺的研究手段之一，也是計算力學學者的看家本領。驗證（Verification）與確認（Validation）在構建力學理論模型、發(fā)展數(shù)值計算方法和研制計算軟件中具有舉足輕重的地位，它關注對數(shù)學模型和算法計算機編碼實施與計算過程正確性的驗證，以及對最終計算結果正確性的確認，直接關系到計算力學的生命力。以驗證確認計算力學方法模型和軟件程序功能的具體目標出發(fā)，選用合適的基準算例（benchmark example），進行計算、分析、整理并形成算例檔案的基準測試（benchmark test），最終建立驗證確認算例測試矩陣的方法，是進行計算力學模型、方法與程序軟件驗證與確認的基本途徑，它可以有效指導數(shù)值實施過程的勘誤改進與模型方法性能的提升完善，在計算分析領域具有基礎性地位。

        計算仿真的基準測試受到國內外力學與各工程界學者的廣泛重視，在流體力學、固體力學、結構優(yōu)化、結構斷裂破壞、增材制造、地熱開發(fā)等領域的數(shù)值計算中發(fā)展、搜集、確立了許多基準算例，如美國有限元方法學會、美國機械工程師協(xié)會ASME出版的系列基準測試指導手冊。然而，與國外計算力學界相比，與成熟商業(yè)軟件公司相比，長期以來，我國力學界尤其是計算力學界雖然重視基準測試、并在基準建設上取得了一定成果，然而我國計算力學領域對于基準測試的重視程度仍顯得不足，未能形成各類問題的基準測試庫，未能有效服務學術界和工業(yè)界廣大群體，未能有效支撐我國結構分析等工業(yè)軟件的發(fā)展。

        用基準算例驗證與確認軟件或簡單算法，計算采用一個或多個專門問題，將計算結果與標準結果（高質量的實驗數(shù)據(jù)或公認的計算結果、解析解）進行對比分析，并最終形成規(guī)范詳實的基準測試全過程數(shù)據(jù)集，以確定計算算法和程序軟件的性能優(yōu)缺點以及計算的正確性和局限性。其中，基準算例需要滿足以下基本特性：

    （1） 代表性Representativeness：基準測試算例應被學術界和工業(yè)界廣泛接受認同

    （2）相關性Relevance：基準算例的測試性能指標應明確，或基準測試算例應反映問題的重要特性

    （3）可比性Comparability：應有實驗數(shù)據(jù)、解析解或高精度數(shù)值解作為參照，并要求一類測試對象的測試結果可以公平比較

    （4）透明性Transparency：基準算例的數(shù)學描述要準確、參數(shù)指標應易于理解、定量指標明確

    （5） 可定量性Quantifiability：測試過程是易于實現(xiàn)的（測試的輸入到輸出之間是全程可達的），也要求測試結果可以量化表現(xiàn)；

    （6）可重復性Repeatability：要求按照測試過程獲得的結果是相同的或處于可接受的置信區(qū)間之內，基準測試結果不受測試的時間、地點和執(zhí)行者的影響的得以驗證

    （7）成本低效益高Cost-effectiveness：基準測試經(jīng)濟可行

    （8）可擴展性Scalability：不同受測對象都能使用基準算例

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    以下列舉一些力學分支領域的經(jīng)典基準算例，包括固體、流體、流固相互作用、拓撲優(yōu)化、隧道力學等。

，，，，

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        詳細例舉了一些典型國家、協(xié)會機構與軟件商在基準算例建設上的相關工作。

1 國際大壩委員會（International Commission On Large Dams, ICOLD）數(shù)值模擬專委會(Computational Aspects of Analysis and Design of Dams) &中國大壩工程學會——大壩數(shù)值模擬專業(yè)委員會

        中國大壩工程學會與國際大壩委員會聯(lián)系緊密。由國際大壩委員會舉辦，2019年9月9日至2019年9月11日在意大利米蘭召開了第15屆國際大壩委員會大壩數(shù)值分析基準研討會（15th International Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams），發(fā)布了。為促進我國數(shù)值模擬方法和技術的發(fā)展，2019年11月11日中國大壩工程學會數(shù)值模擬專委會舉辦了數(shù)值模擬進展與展望專題研討會，確定計劃于2020年11月舉辦中國大壩工程學會數(shù)值模擬專委會第一屆數(shù)值分析基準研討會，并參照第15屆國際benchmark發(fā)布的主題，于2020年2月發(fā)布了三個benchmark競賽問題（題目發(fā)布網(wǎng)址：http://damcenter.cn/nd.jsp?id=528），包括重力壩地震反應的數(shù)值模擬、土石壩地震反應的數(shù)值模擬和土堤變形破壞的數(shù)值模擬等主題，給出了考例詳細的幾何模型、材料、工況條件、計算要求等詳細基本要求。 

2 美國有限元方法協(xié)會（NAFEMS），Benchmark雜志

        美國有限元方法協(xié)會（National Association for Finite Element Methods Society, NAFEMS）協(xié)會網(wǎng)址：https://www.nafems.org/。該協(xié)會通過線上線下的工程仿真會議學術與教育培訓活動、發(fā)布工程仿真領域最新資訊、提供專業(yè)資源、出版專業(yè)雜志等活動，旨在成為公認的獨立機構和交流工程仿真知識的平臺，旨在成為在產(chǎn)品開發(fā)和提供創(chuàng)新解決方案時共享最佳的工程建模，分析和整體仿真實踐的可信賴平臺；旨在促進行業(yè)，學術界和政府組織之間的全球公正溝通與協(xié)作，以促進多學科工程仿真專業(yè)知識的最佳實踐的發(fā)展；旨在開發(fā)并提供與快速發(fā)展的工程仿真技術相適應的培訓和個人教育機會，最終能對產(chǎn)品質量，開發(fā)效率和安全性有重大影響。固體、流體多種基準https://www.nafems.org/publications/standards/standards-a-e/主辦刊物：Benchmark（季刊，2002創(chuàng)刊），雜志旨在定期發(fā)表基準算例成果和工程仿真分析資訊。

3  美國航空協(xié)會AIAA和美國機械工程師學會ASME

    美國航空協(xié)會AIAAHE 美國機械工程師學會ASME具有多個領域系統(tǒng)的用驗證確認標準文件，需要付費購買，包括：

AIAA G-077-1998 (2002): Guide for the Verification and Validation of Computational Fluid Dynamics Simulations |

ASME V&V 10; 2006: Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics |

ASME V&V 20; 2009: Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer | Website

ASME V&V 30: V&V in Computational Simulation of Nuclear System Thermal Fluids Behavior |

ASME V&V 40; 2018: Assessing Credibility of Computational Modeling through Verification and Validation: Application to Medical Devices |

ASME V&V 50: Verification and Validation of Computational Modeling for Advanced Manufacturing |

ASME V&V 60: Verification and Validation of Computational Modeling in Energy Systems |

4 美國桑迪亞國家實驗室Sandia

        美國桑迪亞國家實驗室于2012、2014和2017年發(fā)布了三次桑迪亞斷裂挑戰(zhàn)賽(Sandia Fracture Challenge, SFC– A Double Blind Benchmark Assessment of Failure Modeling Methodologies)，采用實驗和數(shù)值模擬雙盲的方式開展固體韌性斷裂破壞模擬方法的雙盲基準測試挑戰(zhàn)賽，第一次為準靜態(tài)斷裂、第二次為不同加載率下的韌性斷裂、第三次為增材制造材料的斷裂；在計算力學和斷裂模擬領域產(chǎn)生了巨大的影響力，評估了現(xiàn)有方法技術的韌性斷裂預測能力、真雙盲環(huán)境利于參與團隊評估各自方法的優(yōu)缺點并提升完善、多團隊共同獨立研究同一韌性斷裂問題提升了對于韌性斷裂的認識理解。這一挑戰(zhàn)過程有助于識別當前的困難，獲取經(jīng)驗以避免未來努力中的某些陷阱，并促進世界各地大學、國家實驗室和行業(yè)之間的合作。

項目負責人Brad L. Boyce于第六屆國際材料與結構斷裂失效計算建模會議（VI International Conference on Computational Modeling of Fracture and Failure of Materials and Structures，CFRAC2019）會議上系統(tǒng)報告了三次競賽情況和經(jīng)驗啟示、并介紹了剪切韌性斷裂的模擬挑戰(zhàn)和后續(xù)挑戰(zhàn)賽設想。

第一次SFC競賽專輯鏈接：http://link.springer.com/journal/10704/186/1/page/1

第二次SFC競賽專輯鏈接：http://link.springer.com/journal/10704/198/1/page/1

第三次SFC競賽專輯鏈接：https://link.springer.com/journal/10704/218/1

5 美國國家標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology, NIST)-AM-BENCH

        美國國家標準技術研究所從2018年起舉辦增材制造基準測試系列會議(Additive manufacturing benchmark test series, AM-BENCH)，會議由礦物、金屬和材料協(xié)會（The Minerals, Metals & Materials Society, TMS）承辦，并向廣大計算模擬人員持續(xù)提供可靠的增材制造基準數(shù)據(jù)、以驗證確認他們的模擬，所有數(shù)據(jù)永久公開有效。原定2021年第二屆會議因疫情將于2022年在馬里蘭地區(qū)舉行。網(wǎng)址為：https://www.nist.gov/ambench。

AM-BENCH 2018的增材制造基準數(shù)據(jù)網(wǎng)址為：https://www.nist.gov/ambench/referencing-am-bench-data

6 Aalborg University, University of Tokyo, G?vle University and Syracuse University聯(lián)合建立CFD BENCHMARKS網(wǎng)站

        網(wǎng)址：https://www.cfd-benchmarks.com  室內環(huán)境領域，通過基準試驗對比預測結果，對CFD模型進行檢驗和調整是非常重要的。基準算例可以用于新程序的測試，湍流模型的選擇，網(wǎng)格相關性的研究，數(shù)值格式和不同源代碼的測試，以及不同邊界條件的測試。

7 歐盟資助的EC FP7項目InnWind.Eu project支撐20MW風電機組建設（2012.11~2017.10）

        以超越當前最先進的10-20MW海上風力渦輪機和驗證關鍵部件為目標，包括丹麥科技大學DTU、代爾夫特理工TUD、奧爾堡大學AAU、西門子Siemens在內的歐盟27個機構間在項目5年執(zhí)行期限內共同合作，加速發(fā)展創(chuàng)新技術共同支撐20MW風電機組的建設工作，網(wǎng)址：http://www.innwind.eu/about-innwind。

在WP2 “Lightweight Rotor” Task 2.2 “Lightweight structural design”項目支撐下，開展了與風力渦輪機和葉片結構相關的基準模擬[4-6]。

8 歐盟委員會聯(lián)合研究中心JCR

        歐盟委員會聯(lián)合研究中心(European commission's Joint Research Centre, JRC, since 1957)是歐盟的科學和知識服務機構，其使命是在歐盟制定政策的過程中提供獨立的政策支持。JRC與決策機構保持密切合作，致力于解決人類社會面臨的主要挑戰(zhàn)，同時通過開發(fā)新方法、工具和標準促進創(chuàng)新，并與各成員國、科技界和國際合作機構共享其研究成果。根據(jù)開放數(shù)據(jù)原則，在Science Hub上發(fā)布了每個條目的清晰描述的工具和數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)址為：https://ec.europa.eu/jrc/en。結構構件評估網(wǎng)絡（NESC）成立于年1992年，旨在促進和管理國際合作項目驗證結構完整性評估的全過程[7]。

9  歐洲科技研究領域合作中心(European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research,COST)

        COST資助了相關benchmark項目研究工作，Wald[16]系統(tǒng)開展了消防工程(fire engineering)領域的數(shù)值模擬研究，形成了從簡單梁柱模型到復雜復合結構的力學、熱學、熱力耦合分析基準算例集合。

10 法國法國原子能委員會CEA-Saclay研究所

        為提升對于表面裂紋擴展穿透構件問題的分析能力，法國原子能委員會向相關研究人員提出了一個基準考例，即含非對稱表面缺陷簡單幾何形狀管道在循環(huán)彎曲載荷作用下的破壞問題，并提供了詳細的實驗數(shù)據(jù)，希望能夠預測到裂紋產(chǎn)生、穿透構件的擴展過程和裂紋貫穿，并最終比較了多小組的計算結果，推薦了疲勞裂紋擴展分析的方法。

11 美國能源部地熱技術辦公室

        為提高分析增強型地熱系統(tǒng)(enhanced geothermal systems, EGS)的方法自信和確認關鍵發(fā)展需求，美國能源部地熱技術辦公室資助了代碼比較研究計劃（Code Comparison Study, GTO-CCS），參與人員包括美國高校、公司和國家實驗室等。發(fā)布了如下基準考例[17]：斷層帶的多孔彈性響應（滲透壓力反饋）、向帶有應力相關滲透率的多孔熱彈性介質中注入冷水導致的隨機定向裂縫的剪切模擬、流體注入后裂分張開和滑移模擬、不透水熱巖中（EGS）中幣形裂紋或熱彈性孔的平面增強地熱系統(tǒng)斷裂、無定形二氧化硅在斷裂帶中的溶解/沉淀問題、含裂隙斷層的熱彈性多孔巖石中注水問題等，截至日期為2015年5月31日。

12 Abaqus提供了基準算例手冊[19]，ANSYS Workbench也提供了驗證手冊[20]

        包含了靜力應力應變變形分析、屈曲分析、動力應力應變變形分析、模態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)傳輸分析、瞬態(tài)熱傳導和熱應力分析、歐拉有限元分析、電磁分析、滲流應力耦合分析、傳質分析、聲學分析、水下爆炸分析、土體分析、斷裂分析等等，每個功能模塊都提供相應驗證算例，但不能算是嚴格意義上的基準分析.

13 Featflow軟件的CFD benchmarking project基準計劃

        Featflow這一有限元軟件網(wǎng)頁（http://www.featflow.de/en/benchmarks/cfdbenchmarking.html）提出了CFD benchmarking project，給出了典型的單向流、多相流、二維流固耦合、熱力耦合基準算例。

14 生物力學、生物物理有限元軟件FEBIO

        流固耦合基準算例：剛性球擠壓彈性薄膜并擠出液體（https://febio.org/knowledgebase/elastohydrodynamic-squeeze-film-lubrication-using-fluid-structure-interactions/）

心肌力學基準算例：心室膨脹基準模擬（https://febio.org/knowledgebase/cardiac-mechanics-benchmark-problems/）

15 StressCheck有限元軟件

        StressCheck 是美國ESRD公司開發(fā)的先進的斷裂分析、復合材料鋪層設計、復合材料連接分析、快速修復、可靠性分析工具。以P單元升階譜有限元算法為核心，包含全面的分析功能，具有極高的求解精度，可實現(xiàn)對仿真分析的校核與驗證（V&V）。StressCheck 擁有強大的復合材料細節(jié)分析能力，可快速實現(xiàn)分析模型參數(shù)化更改，完成各種復合材料結構細節(jié)設計的校驗，網(wǎng)址為：https://www.esrd.com/，http://www.stresscheck.cn/。

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 參考文獻

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