基于BP神经网络的李家峡拱坝材料参数反演

利用神经网络模型对大坝材料参数进行反演 ,可避免建模因子的选择不当而造成的误差 ,精度较高。本文利用有限元模型建立神经网络的训练样本 ,采用BP神经网络模型对李家峡拱坝进行了坝体和坝基材料参数反演 ,最后以反演后的材料进行正向计算得到大坝的变形 ,并与实测变形对比 ,结果令人满意。

并行隔代映射遗传算法及其在材料参数反演中的应用

针对传统遗传算法解决大规模复杂问题效率比较低的问题,提出了一种并行隔代映射遗传算法。该算法采用的是多种群并行进化的方法,在各种群之间引入竞争,既能较好地丰富和保持种群的多样性,有效地避免早熟收敛,又能大大提高求解大规模复杂问题的效率。将该算法应用于冷加工金属板和正交各向异性复合板材料参数的反演问题中,将计算结果与并行化前的算法进行比较,验证了该并行算法具有高效率解决大规模复杂问题的能力。

基于强震观测和多输出支持向量机的混凝土坝材料动参数反演

大坝的强震观测资料真实反映了地震作用下坝体强震监测部位的反应情况,是认识结构动力特性的重要特征量。目前,大坝强震观测资料分析的应用研究一般仅局限于获取加速度放大系数和结构模态参数。根据强震观测识别出大坝模态参数后,可进行结构材料动参数的反演,以便为结构抗震分析提供尽可能精确的数值模型,对大坝等大型水工结构进行动参数反演,需要考虑计算效率的问题。为此,提出了应用机器学习的优势算法,即多输出支持向量机(M-SVM)模型,替代有限元计算,以减少优化搜索过程中有限元计算的次数,提高计算的效率。通过对数值仿真算例和某混凝土重力坝实际强震观测数据的分析,表明所提出的基于强震观测和M-SVM模型的大坝材料动参数反演方法具有精度高和计算效率高等优点,在实际工程中有良好的应用前景。

基于遗传算法的声学覆盖层等效参数反演方法研究

针对敷设声学覆盖层结构的声学特性数值仿真需求,本文提出一种基于遗传算法的声学覆盖层等效材料参数反演方法。将内部有空腔结构的声学覆盖层等效为多层均匀材料,定义关于多角度反射系数的目标函数,反演各层均匀材料复纵波、剪切波速度,分析反射系数数量、方位对材料参数反演精度的影响,摆脱传统方法面临的初值依赖性和多值性问题。数值仿真表明,该方法可以准确反演多层均匀材料复纵波和剪切波速度,并可用于敷设声学覆盖层结构的目标强度数值仿真分析。

粘弹性层状地基上板的动力响应及其参数识别方法

本文系统地研究了粘弹性层状地基上板的动力响应及其结构材料参数识别方法。在一次样条半解析法求解粘弹性地基动力柔度系数[1]的基础上,应用子结构法求解了粘弹性层状地基上板的动力响应。应用快速富利叶变换将落锤式弯沉仪(FWD)所记录的荷载和时程反应曲线转化为频域内的一系列稳态振动[2],[3]。进而利用系统识别技术在频率域内反演结构材料参数。数值分析结果表明,该方法能有效地识别结构参数,从而为进一步研究FWD在混凝土道面的无损检测和承载力评价提供了基础。

路面结构动态模量反演

在有限元软件ABAQUS的平台上,应用python语言编制程序,研究了线弹性路面结构的动力响应、动态力学参数的反演方法以及影响反演计算的模型边界条件。在此基础上,结合某高速公路混凝土路面碎石化改建工程,采用有限元动力分析方法,对FWD实测数据进行反演计算,得到了较为合理的路面各结构层材料的力学参数,为改建路面的结构设计提供了参考。

Kamers-Kronig关系在反射太赫兹时域光谱测量中的应用

太赫兹时域光谱技术是材料介电参数测量的重要方法,是材料研究、鉴别和分析的重要工具。太赫兹时域光谱技术是一种太赫兹频段的相干探测技术,可以同时获得太赫兹波的幅度和相位信息,通过透射测量、反射测量可获得材料的复透射率或复反射率来反演材料的电磁参数。在实际中,大多数被测材料太赫兹波无法穿透,或者不满足透射材料参数反演需要的弱吸收近似,因此反射测量更具应用价值。在已发表的研究结果中,研究人员仍普遍采用透射测量的方案,很少见使用反射测量方案获取材料参数。究其原因,在反射测量时,由于样品和参考板位置的放置误差很难消除,从而导致无法准确提取反射相位。将光学领域广泛使用的Kamers-Kronig关系应用于太赫兹时域光谱系统反射测量中,以解决反射测量中无法准确获得相位信息从而无法提取介电参数的问题。为了验证Kamers-Kronig关系的准确性,一方面,通过透射、反射方法分别测量硅材料的复透射率、复反射率并反演了其材料参数,两者的反演结果一致性较好。另一方面,利用同一组硅的反射测量数据分别用Kamers-Kronig关系和最大熵法对其材料参数进行反演,两种处理方法也可以实现相互印证,进一步确保了提取数据的可靠性。对Kamers-Kronig关系和最大熵方法所取得的结果进行了对比讨论,通过Kamers-Kriong关系和最大熵法获得的折射率、消光系数以及复介电参数结果一致性较好,且基于Kamers-Kriong反演了一种精神药物的吸收谱,与透射结果做了比对。结果表明,Kamers-Kronig关系非常适合提取材料光学参数和吸收谱,且相比最大熵法其普适性更强,甚至对于无法获取相位信息的非相干测量系统依然适用,但该方法需要整个频段的反射率幅度信息,对于没有测量的频率需要进行外推,对于反射率随频率变化不大的物质更加适用。该研究成果对于利用反射式太赫兹时域光谱系统获取材料太赫兹波段的光学参数提供了一种有效方法,可解决绝大数情况下反射测量参数提取问题,对太赫兹时域光谱技术的实际应用具有重要意义。