巷道围岩初始应力场和弹性模量的区间反演方法

从有限元数值计算的角度对岩土工程参数的可辨识性进行了分析。在可辨识性分析的基础上,考虑观测数据的不确定性,建立了在联合采用围岩位移和应力观测数据的同时,识别地应力和围岩弹性模量的反演模型。并采用约束变尺度方法求解该反演模型,获得地应力和弹性模量所在区间范围。

非线性二维导热反问题的混沌-正则化混合解法

考虑热传导系数随温度变化 ,建立了非线性二维稳态导热反问题数值计算模型· 并把混沌优化方法和梯度正则化方法相结合 ,构成一种混沌_正则化混合算法求该计算模型的全局解· 以热传导系数随温度线性变化为例 ,由布置在结构边界上的观测点温度信息确定了结构材料热传导系数及其随温度变化规律· 结果表明混合算法计算结果与初值无关 ,具有很好的全局寻优性能 ,而且计算量远比经典遗传算法和单纯采用混沌优化方法小·

弹性力学非线性反演方法概述

考虑正演模型和观测数据确定性性质的不同,对弹性力学反问题解的定义进行了归纳总结。非线性和不适定性是反问题理论研究和工程应用的瓶颈问题,对反问题非线性和不适定性的有效处理方法进行了总结。并在此基础上介绍了非线性反演问题求解方法的一些最新进展,对弹性力学非线性反演方法进行了归纳分类。

非线性二维稳态导热反问题的一种数值解法

建立了非线性二维导热反问题的数学模型 ,利用边界温度观测信息 ,采用遗传算法和有限元法相结合的混合数值方法 ,确定了二维非线性导热问题中材料热传导系数随温度线性变化的规律 .该方法无需利用材料内部温度观测数据 ,只利用边界温度测量信息 ,就可以识别材料热传导系数随温度线性变化的规律 .考虑观测误差的影响 ,对方法的计算精度进行了检验 。

非线性最优化问题的一种混合解法

把BFGS方法与混沌优化方法相结合，基于混沌变量提出一种求解具有变量边界约束非线性最优化问题的混合优化方法。混合算法兼顾了混沌优化全局搜索能力强和BFGS方法收敛速度快的优点，成为一种求解非凸优化问题全局最优的有效方法。算例表明，当混沌搜索的次数达到一定数量时，混合优化方法可以保证算法收敛到全局最优解，且计算效率比混沌优化方法有很大提高。

识别材料导热系数和导温系数的温度场逆分析

为了识别材料导热系数和导温系数,采用观测温度同时识别材料导热系数和比热容. 在建立同时确定导热系数和比热容的瞬态温度场逆分析数值计算模型的基础上,引入混沌优化方法求解该优化模型,以克服阻尼牛顿等方法求解该模型所遇到的困难. 在瞬态温度场正问题求解中采用了精细积分方法以提高计算精度. 算例验证了本文方法的有效性.

混凝土坝振动参数区间逆分析

考虑模态观测数据的不确定性 ,引入不确定问题求解的区间分析思想 ,建立了利用先验约束条件的混凝土重力坝动态参数的区间反演模型 ;并采用约束变尺度方法求解该反演模型获得待求参数的区间范围 .以某大坝空库情形为例 ,在振动观测数据不完全的条件下 ,对该方法进行了考察 .结果表明 ,在只有一阶圆频率和几个固定点处有一阶振型观测数据的情况下 ,可以可靠地识别出坝体混凝土和基础岩石的动弹性模量所在区间范围 ;该方法具有一般性 。

计算不确定结构系统静态响应的一种可靠方法

不确定性广泛存在于工程结构分析和设计过程之中,不能简单地予以忽略。目前,概率方法、模糊方法和区间方法是不确定性建模的三种主要方法。本文把具有不确定性的结构材料参数、几何参数和所受外力用区间数描述,通过求解线性区间方程组准确地计算了结构静态响应。计算结果易于扩张是区间计算的一个主要缺陷,本文提出了一种有效避免这一问题的方法。该方法把区间函数的计算和区间线性方程组的求解转化为相应的全局优化问题,来确定解中的每个区间元素的边界值,并采用一种智能性算法(实数编码遗传算法)来求解这些全局优化问题。本文首先采用数学和结构分析算例对该方法的正确性和有效性进行了验证,然后把该方法与有限元方法相结合计算不确定结构系统的响应范围,并和求解同类问题的方法进行了比较。

结构计算模型修正的区间反演方法

提出了结构计算模型修正的区间反演方法。该方法将计算模型修正问题归结为非线性全局优化问题 ,并采用一种遗传算法进行求解。方法考虑了作为修正参考值的试验模态参数具有一定误差 ,计算结果除可以给出修正后模型的估计值外还可以同时给出其不确定度 ,有利于对修正后计算模型的质量做出直观评价。算例表明本文提出的方法是可靠可行的 ,不仅可以判断采用的信息是否完备 。

计算具有区间参数结构特征值范围的一种新方法

基于区间数学的包含单调性和区间函数所表述的实际物理意义,把广义区间特征值问题转化为两个以非确定参数为优化变量,以关心的特征值为目标函数的全局优化问题,并采用遗传算法对优化问题求解,计算得到结构特征值的区间范围。通过数值算例对本文方法的有效性进行了验证,并和区间摄动法的计算结果进行了比较。

求解一类非线性规划问题的混合遗传算法

提出了一种求解目标函数和约束条件均二阶可导的非线性规划问题的混合计算智能算法.该算法是把一种浮点数编码遗传算法和约束变尺度法相结合提高求取全局解的速度和概率.在该算法中,选择、交叉和变异等遗传操作算子是以非线性规划问题的一个惩罚函数为求解对象,目的是把解引向全局解附近,为约束变尺度算子提供初值;而约束变尺度算子直接以原非线性规划问题为求解对象,以发挥其局部搜索能力强的优点.数值实验表明,混合算法是一种可靠、高效的全局优化算法.

二维稳态导热反问题的正则化解法

构造求解二维导热反问题的数值迭代解法 ,并以含内热源二维导热问题为背景 ,采用该迭代解法确定材料热传导系数 .在每个迭代步中采用 Tikhonov正则化方法克服反问题固有的不适定性 .数值算例表明 ,该方法可行、有效 ,不仅适用于单介质热物性参数反演问题 ,而且适用于多介质热物性参数反演问题 .

岩土工程位移反分析的遗传算法

应用人工智能方法解决地下工程问题 ,提出了岩土工程位移反分析的遗传算法 ,并利用该方法成功地同时反演弹性模量和泊松比。在反演中考虑了先验信息 ,并对该方法的抗噪音能力进行了考察。数值结果表明该方法具有较高的精度和较强抗噪音能力 ,有一定的实用价值和参考价值。

最优化问题全局寻优的混合遗传算法

把BFGS方法作为一个与选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到浮点编码遗传算法中,得到一种基于BFGS方法和浮点编码遗传算法的混合计算智能算法．该方法兼顾了遗传算法和BFGS方法两者的长处,既有较快的收敛速度,又能以非常大的概率求得最优化问题全局解．数值结果表明,混合方法是求解优化问题的一种有潜力的智能算法．

计算具有区间参数结构的固有频率的优化方法

基于区间函数的单向包含性质,把具有区间非确定参数结构的固有频率所在区间范围问题转化成两个全局优化问题,并采用一种实数编码遗传算法求取问题的全局解.用一种能够求得剪切型结构和弹簧质量系统特征值范围精确解的单调分析方法进行检验.在一些文献中,直接采用区间数运算法则和有限元法得到结构区间刚度阵和区间质量阵,并把关于该区间刚度阵和区间质量阵的广义区间特征值问题的特征值区间作为待求的非确定性结构的特征值所在的区间范围,该方法易于扩大问题的解域.算例表明,可望得到结构固有频率区间范围的准确解.

混凝土重力坝振动参数识别研究

基于最优控制解的理论 ,建立了引入先验约束条件的混凝土重力坝动态参数识别模型 ,提出了求解该模型的约束变尺度方法。以某大坝空库情形为例 ,在振动观测数据不完全的条件下 ,对动态材料参数识别方法进行考察。识别结果表明 ,约束变尺度方法不仅具有较高的计算精度和良好的数值稳定性 ,并且具有一定的抑制数据噪音的能力。在只有一阶圆频率和几个固定点处有一阶振型观测数据的情况下 ,可以可靠地识别出坝体混凝土和基础岩石的动弹性模量。

基于神经网络的岩体渗透系数反演方法及其工程应用

基于人工神经网络方法,根据岩体渗流场的水头观测数据和注水试验先验信息,建立了一种含水层参数识别数值方法。介绍了采用神经网络方法反演混凝土大坝岩石基础和混凝土帷幕渗透系数的工程实例。工程实际应用表明,所提出的反演方法得到的渗透系数代入到有限元模型,水头预报值具有比较高的精度。

基于遗传算法的岩体初始应力场反演

基于遗传算法 ,根据巷道开挖后变形收敛观测资料 ,建立了岩体初始应力场非线性反演方法 ,解决了传统线性化反演解的不唯一性问题和迭代发散问题 .根据不同观测仪器的分辨率和精度 ,建立了目标函数的权矩阵和迭代终止准则 .数值计算结果表明 ,所提出的非线性反演方法具有全局收敛特性和良好的抗观测噪音能力 .

材料物性参数识别的梯度正则化方法

本文对梯度正则化方法(GradientRegularizationMethod)作了进一步的研究,给出一种建立了梯度正则化迭代算法和选择正则参数的简明实用方法。文中椭圆算子方程参数识别算例不仅说明了GR法具有广泛的适用性和一定的抗噪音能力,而且收敛速度较快,具有较大的收敛范围。

岩石和混凝土材料参数识别的修正高斯-牛顿算法

基于位移原形观测资料，采用修正的高斯－牛顿算法求解最小二乘问题识别混凝土和岩石介质的弹性模量。建 立了考虑先验信息的修正高斯－牛顿算法的迭代格式和迭代步长的确定方法。结合数值算例，研究了参数识别中需要 解决的反问题的唯一性和稳定性问题。最后介绍了此方法在工程中的实际应用情况。