基于加权响应面法和混沌粒子群优化算法的单梁有限元模型修正

为获得与实际结构受力性能吻合的有限元模型,以耿峪河大桥单梁荷载试验为工程背景,建立单梁有限元模型.提出以加权响应面法对单梁有限元模型进行修正,采用中心复合试验设计法和方差分析筛选出显著性高的参数,建立加权响应面模型代替单梁有限元模型计算响应值,以测试数据构造目标函数结合混沌粒子群优化算法对有限元模型进行修正.结果 表明...     

基于响应面模型法的地下综合管廊结构优化方法研究

地下综合管廊是城市地下空间开发的重要方式,为了对地下综合管廊的结构进行优化设计,提出了一种基于响应面模型（Response Surface Model, RSM）的结构优化设计方法.基于有限元模型分析结果,选取适当的结构力学响应作为控制参数.采用拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling,LHS）和优化拉丁超立方采样（Optimized Latin Hypercube Sampling,OLHS）方法,建立设计参数与结构力学响应之间的响应面模型,并评估了不同采样方法建立的响应面模型的精度.结果表明,采用最小样本点数量4倍的OLHS建立响应面模型能兼顾建模效率与准确性.基于响应面模型建立了考虑配筋等多种条件约束的优化模型,采用非线性规划和遗传算法对优化模型进行了求解,结果表明求解方法不影响优化结果,模型鲁棒性好.优化后结构造价成本下降27.58%,控制截面弯矩分别下降45.10%、45.72%、24.40%.采用有限元方法对优化后结构进行了分析,其二维响应面模型与有限元分析的误差小于14%,采用二维响应面模型替代有限元分析过程是合理有效的.     

和声搜索算法在结构有限元模型修正中的应用

首次将和声搜索算法(harmony search algorithm,HSA)引入结构健康监测领域,并成功应用于结构有限元模型修正.首先介绍和声搜索算法的基本原理及其主要计算步骤;其次将结构有限元模型修正转化为一优化问题,建立目标函数,利用和声搜索算法求解该优化问题,得到结构修正后的有限元模型;最后通过对5层剪切型框架模型进行仿真模拟,验证该方法在结构健康监测领域应用的可行性.拓宽和声搜索算法的应用范围,为结构健康监测提供另一种思路.     

基于改进区间逆响应面法的塔机有限元模型修正

有限元模型修正技术广泛应用于机械等领域。在工程实际中,由于多种因素的影响,实际结构（如塔式起重机,简称塔机）与有限元模型之间普遍存在不确定性误差,造成有限元分析结果失真,因此研究结构的不确定性有限元模型修正具有重要意义。由于塔机应用的广泛性和事故的高发性,在考虑参数不确定性的情况下,对塔机的有限元模型进行了修正。为提高模型修正效率,引入响应面模型来代替塔机的有限元模型,利用RBF神经网络具有对复杂问题高精度拟合的优点,提出了一种改进的区间逆响应面方法对塔机进行了不确定性修正。通过三自由度弹簧-质量系统证明了所提出方法的可行性,并对实际塔机结构进行了区间修正,改善了传统区间逆响应面方法的不足,结果具有很高的计算精度和计算效率。     

基于麻雀搜索算法优化Elman残差自校正地面沉降预测模型

地面沉降是一种常见的地质灾害,严重阻碍当地居民的生产生活,如何对地面沉降进行准确预测已经成为相关专家学者讨论的热点话题,但常规数学模型难以对地面沉降量做出准确预测。提出了麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化Elman的地面沉降量预测方法,同时根据组合模型原理提出了SSA-Elman残差自校正(SSA-Elman residual self-correction, SSA-Elman-RSC)模型的策略,通过残差校正的方式降低神经网络预测误差,成功地将地面沉降量预测模型应用于山西省大同市潇河产业园,将预测结果与未进行残差修正的模型预测结果进行比较分析。结果表明,对于均方根误差(root mean squared error, RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error, MAE)、均方误差(mean square error, MSE)3个指标,SSA-Elman-RSC拥有更高的精度。该模型的提出为山西地区地面沉降量预测提供了一种新方法,并且组合模型的建立提供了一种新思路。     

基于混沌猴群算法的结构有限元模型修正研究

有限元模型修正可转化为优化问题,基于此,将全局寻优算法--混沌猴群算法引入到有限元模型的修正中。利用响应面法,实现结构响应与待修正参数间非线性隐性关系的显式表达,基于最小残差原理,建立优化目标函数;利用混沌猴群算法求解该函数,得到修正后的结构有限元模型。以一个数值算例验证了该方法在结构有限元修正中应用的可行性。本文研究拓宽混沌猴群算法的应用范围,为有限元模型修正提供了一种新的思路。     

基于麻雀搜索算法与随机森林融合模型的个人信用评估

针对如何准确评估复杂的用户信用问题,提出一种基于麻雀搜索算法的随机森林（SSA-RF）模型,利用SSA优化RF模型中决策树和最小节点数,并基于优化后的RF模型对数据样本进行分类,并评估所提模型和传统模型的性能. 研究结果表明： SSA-RF模型具备较高的准确性.     

一种基于麻雀搜索算法优化PID的气体流量控制系统设计

为了解决气体流量控制器（MFC）在使用过程中因受到系统扰动所导致的输出流量震荡不稳定以及调节时间长等问题,通常采用比例、积分、微分（PID）控制方法来改善控制效果.采用基于麻雀搜索算法（SSA）的PID参数优化方法,模拟麻雀对环境的搜索行为,对比PID参数进行优化,并将优化后的模型用于反馈补偿控制.实验结果表明,与传统PID参数设置方法相比,基于SSA的PID参数优化方法可以更快地找到最优解,系统输出流量的稳态误差远小于3%,调节时间缩短至300 ms,最大超调远小于4%,显著提高了MFC的控制性能.     

响应面法优化硅藻土制备水玻璃工艺研究

以试剂型硅藻土作为硅源,通过碱溶法提取活性硅可制备SiO2气凝胶材料.通过响应面中的Box-Behnken试验设计方法,以SiO2溶出率和水玻璃模数的加权平均值为评价指标,优化硅藻土制备水玻璃工艺,以获得最优的工艺参数.试验结果表明,当碱硅质量比为3∶10,NaOH质量浓度为10％,反应温度为90℃时,水玻璃模数与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91％.     

空间映射与响应面法相结合的结构优化

应用空间映射与响应面方法实现了由低保真模型到高保真模型的响应面映射，在原有空间映射方法的基础上将一类结构优化问题构造为标准二次规划模型，有利于高保真模型的优化求解，且解决了空间映射方法中低保真模型设计变量更新困难的问题。此方法可大大减少应用序列RSM方法进行结构多学科优化时的重分析计算量。数值算例表明此方法可获得较好的求解效率和精度。     

利用响应灵敏度修正Gascogine天桥的有限元模型

用梁格法建立了香港Gascoigne天桥某一跨的有限元模型。并利用基于响应灵敏度有限元法对该有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型计算所得到的动态响应与实测的响应比原始有限元模型所得到的吻合得好。文章表明所提方法能够对实际工程结构进行模型修正。     

基于频响函数的模型修正方法

提出了一种新的基于频响函数的模型修正方法.该方法不但避免了模态分析过程,以设计参数为修正对象,而且不需要将有限元模型的频响函数与实验测得的频响函数进行匹配,仅需要少量实测的频响函数数据即可完成模型修正过程.通过桁架结构的模型修正算例表明,采用该模型修正方法在噪声的干扰下仍然能够获得理想的修正结果,证明了方法的有效性.     

基于非支配排序遗传算法的塔机有限元模型修正

为了建立一个能准确反映结构实际状态的有限元模型,提出了一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的有限元模型修正方法.首先建立初始有限元模型,基于二次响应面法,得到有效的响应面替代模型,然后采用NSGA-Ⅱ对该模型进行修正,最终建立了满足工程精度要求的可靠的有限元模型.给出了某型塔机有限元模型修正的工程算例,将修正后的计算结果与实测数据相比较,说明了基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法对于有限元模型修正具有理想的效果,修正后的有限元模型能准确反映结构力学特性.     

基于频响函数灵敏度分析的舰艇模型修正

由结构的数值计算和试验测试得到的频响函数,给出两者的相关函数及其灵敏度的表达形式,提出了一种模型修正方法,为有限元／边界元模型修正奠定理论基础．对带有发动机和隔振系统的舰艇进行了振动频响函数的测试,得到与初始有限元／边界元模型理论计算的相关函数,利用模型修正方法对选用的特定参数进行了修正．通过与模态试验结果的比较,验证了基于振动频响函数灵敏度分析的结构有限元模型修正方法的正确性．     

基于等级制度和布朗运动的混沌麻雀搜索算法

针对麻雀搜索算法在迭代后期种群多样性减弱、易于陷入局部最优等问题,提出了一种基于等级制度和布朗运动的混沌麻雀搜索算法(CSSA-HB).首先引入混沌映射调整麻雀搜索算法关键参数;其次引入等级制度,利用父代种群中3个最优个体对警戒者进行位置更新,加强个体间交流,增强种群多样性;然后利用布朗运动可控均匀步长,增强算法的探索能力;当算法陷入停滞时,利用布朗运动策略对个体施加扰动,促使算法跳出局部最优;最后利用贪婪策略保留优势个体,有效加快收敛速度.对12个测试函数进行仿真实验,结果表明混沌映射能有效增强算法性能,迭代映射表现最佳;改进算法具有较强的局部最优规避能力、更快的收敛速度和更高的收敛精度.     

结构静力有限元模型修正中的目标函数构造分析

阐述了利用静载试验成果、进行结构静力有限元模型修正的一般的过程,在分析其修正优化目标函数构造主要影响因素的基础上,提出了综合考虑结构试验荷载测试误差、静力试验响应测试误差和响应类型差异(数值大小差异)的目标函数构造方法,并通过简支梁静载试验的数值算例进行了应用验证.     

桥梁结构静力模型修正响应面方法试验设计研究

在基于响应面方法的结构模型修正中,参数试验设计对于响应面模型(函数,)以及最后结构模型修正结果的精度具有决定作用.对正交、中心复合、均匀试验设计方法进行了比较和分析,并结合一片两跨连续梁结构静力试验模型修正的数值算例,分析了不同试验设计对结构模型修正结果的影响.理论和数值算例分析表明,均匀试验设计具有设计点(参数选取)较少、结构有限元计算量少,且精度可接受的优点,更适合基于响应面方法的桥梁结构模型修正.     

基于改进麻雀搜索算法的空气质量指数预测

为更准确地预测空气质量指数(Air Quality Index, AQI),提出一种基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)的AQI预测模型(ISSA-BP)。利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)的全局搜索性能对BP神经网络的权值和阈值进行优化,解决传统BP神经网络在预测AQI过程中出现的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题。同时,针对SSA在优化过程中的缺陷,引入立方映射和优化策略增强算法的全局搜索及收敛能力,进一步提高预测性能。应用ISSA-BP模型预测杭州市AQI,实验结果表明,与其他模型相比,该模型的预测精度有显著提升。本研究为大气污染防治提供了新的预测方法。