基于复变量求导法的弹塑性边界元参数识别

为了解决弹塑性边界元参数识别问题,基于复变量求导法,提出了一种新方法.由于在非线性参数识别过程中,灵敏度矩阵计算困难,利用复变量求导法把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,最终高精度的识别非线性参数.针对弹塑性参数识别问题,以边界元法为基础,采用复变量求导法来计算位移对弹塑性参数的灵敏度矩阵,对弹性模量、泊松比、黏聚力以及内摩擦角进行了单参数和多参数识别.数值算例表明,所提出的方法对单参数和多参数的识别问题均有效可靠.相比文献中的有限元法,对于单参数识别问题,该方法具有更高精度;而对于多参数识别问题,该方法在保证精度一致情况下效率更高.     

正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法

以边界元计算为基础，提出正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法。通过建立以测量位移与边界元计算相应的位移之差的平方和作为目标函数，把反分析问题转化为极小化目标函数的问题。采用Lev-enberg。Manluardt方法解极小化目标函数的问题，其中灵敏度的计算是基于离散的边界元代数矩阵方程对识别材料参数的求导。数值算例表明本文提出的方法是行之有效的。     

岩石力学参数反演分析的优化算法

基于煤矿地下巷道开挖后实测位移，提出求解地下巷道各岩层弹性模量的位移反演模型，针对目标函数多极值性、收敛结果与初值及观测误差相关等问题，提出了一种位移反演分析优化算法，数值计算结果表明，本文所提出的数值方法反演的结果是唯一和稳定的。     

结构模糊灵敏度分析

研究了当设计变量具有模糊性时,工程结构灵敏度的计算方法.在结构灵敏度分析的传统方法,即拟载荷法、虚荷载法基础上,利用模糊扩展原理、模糊分解定理及L-R型模糊函数求导法则,推导出了一种计算结构模糊位移灵敏度和模糊应力灵敏度的计算方法.算例表明所给方法是正确的和有效的.     

岩体力学参数反演的代理蜜獾优化方法

针对复杂地下工程岩体力学参数反演时因大量调用数值计算模型导致计算耗时大的问题,提出一种新的仿生优化代理反演方法,即蜜獾优化算法-高斯过程回归-三维快速拉格朗日数值计算(honey badger algorithm-Gaussian process regression-FLAC^3D,HBA-GPR-FLAC^3D)方法。该方法将围岩的实测位移与数值计算结果间的误差作为目标函数,将岩体力学参数作为优化变量,利用全局寻优性能优异的HBA搜索目标函数全局极小值,并采用牛顿优化算法进行当前最优算子邻域的局部寻优,局部寻优中采用GPR代理模型而非基于FLAC^3D计算所构建的目标函数作为算子适应度评价工具。研究表明,与基于单纯仿生优化算法的反演方法相比,在达到相同计算精度条件下,所提出方法的数值模型调用次数显著降低,适用于单次数值计算较为耗时的复杂地下工程岩体力学参数快速识别。     

基于多输出支持向量机和遗传算法的岩土参数反演方法

提出了基于多输出支持向量机(M-SVM)和遗传算法(GA)的岩土参数反演方法.在进行参数反演过程中,根据正交试验产生一系列参数的可能组合;采用有限元法(FEM)得到坝体不同测点处的位移计算值.将不同的材料参数组合作为输入,相应的位移计算值作为模型的输出来训练M-SVM模型,以便模拟坝体位移和材料参数之间的复杂关系.采用GA来求解材料参数反演所对应的优化问题.在进行最优材料参数搜索的过程中,采用训练好的M-SVM模型来替代有限元计算,以获得坝体位移的计算值,从而大大减少了计算所需的时间.根据某面板堆石坝沉降的监测数据和有限元仿真模型,实现了以上反演过程.反演分析的结果表明,本文提出的岩土参数反演方法具有计算精度高和计算效率高等优点,可以应用于实际工程中.     

矩形顶管施工多测点位移反分析方法

针对矩形顶管施工穿越土层段地表全范围沉降规律难以准确获取的问题。本文依托太原地铁2号线长风街站地下通道工程,基于位移反分析理论,综合应用黄金分割法和数值仿真方法,提出了土体弹性模量E与粘聚力c的反演方法。进而,从数值计算结果中可较为准确的获得地表全范围沉降规律。结果表明：相比单测点反演计算,选用三测点地表沉降实测值获取的土层参数E、c更能准确反映地表沉降。三测点反演迭代计算8次,沉降误差函数为0.0181,满足精度要求。选用不同位置的其他两个测点,对比分析其地表沉降数值计算值与实测值,相对误差很小,分别为0.45%和0.29%,验证了多测点位移反分析方法的准确性。研究结果可为矩形顶管施工地表沉降规律研究提供一定的指导意义。     

基于克隆选择算法的基坑工程位移反分析

鉴于在基坑工程中传统位移反分析方法存在的计算量较大,不易掌握以及求得岩土介质力学性能参数精度较低的不足,提出基于克隆选择算法的位移反分析方法.该方法的核心在于采用BP网络为正演工具代替有限元方法,描述岩土介质力学性能参数和位移的非线性映射,以减少计算量;利用克隆选择算法为反演工具,优化岩土介质力学性能参数,以提高计算精度;依据高精度的岩土介质力学性能参数又可以估算出高精度的位移.仿真试验表明了该方法的可行性和有效性.     

表面波测定涂层材料参数的反演方法

基于涂层结构中表面波的频散方程,提出了一种从实测的相速度频散数据计算材料参数的反演方法.通过引入以涂层参数、表面波相速度和频率作变量的目标函数,将实测的相速度频散数据代入目标函数,使其取最小值,从而反向计算出涂层的材料参数.为了解决单模态频散数据反演时的多值性问题,数值算例分别分析了采用表面波频散的二阶模态和三阶模态数据,同时反演3个材料参数(涂层密度、纵波速度和横波速度)的过程,验证了多模态反演方法的可行性.值得指出,该反演方法适用于任意多阶模态频散数据.     

二维瞬态热传导问题热物性参数反演

文章采用边界元法分析二维瞬态热传导问题;建立热扩散系数和导热系数反演问题的目标函数,利用共轭梯度法对该目标函数进行优化,引入复变量求导法求解目标函数梯度矩阵,该方法的求导精度优于常规差分法;探讨了迭代初值、测量数据随机偏差对计算结果的影响。迭代初值不同,反演结果都能收敛到精确解;随机偏差越大,迭代步数越多;随机偏差越小,计算结果越趋近于精确解。算例验证了方法的有效性和稳定性。     

地下洞室围岩弹塑性仿真反演分析方法

地下洞室围岩弹塑性反演分析方法是长期以来反分析理论研究的一个难题。文中详细分析了实施弹塑性反分析所存在的3个难点,并针对这3个问题,假定围岩是理想弹塑性介质,通过参数对位移的灵敏度分析,现场实测将弹塑性位移进行分离,从而探索围岩弹塑性反分析的新途径;之后阐述了本文采用的仿真反分析的概念、实施思路及流程;最后说明了该方法的应用与检验思路,结合工程实例证明该方法的可靠性。     

波浪对船剖面作用的时域计算模型

为了求港口中波浪对船的作用力，用边界元数值求解复速度势建立了波浪对船剖面作用的时域计算模型，采用满足运动学和动力学条件的半拉格朗日法跟踪流体的自由表面。推导了适用本数值模型的辐射边界条件，此边界条件和海绵层边界条件组成的出口边界条件，可以使波浪很好地被吸收或传播出去。数值计算结果和实验结果对比表明此模型能精确模拟波浪对船的作用力。     

基于振动响应的导管架平台极限承载能力分析

为评估到达一定服役期限的导管架平台结构安全性能,提出基于振动响应的平台时变极限承载能力分析方法。以东海某气田导管架平台为对象开展振动监测研究,采集不同海况下平台上部组块的加速度响应,通过随机减量法对平台振动响应数据进行特征函数提取,分别采用时序分析法和复指数法对预处理数据进行动力学参数识别。借助有限元分析建立不同损伤状态下平台固有频率数据库,通过与模态参数识别数据对比识别出平台结构健康状态。应用时域分析法进行平台非线性动力学分析,并结合极限承载能力评估准则建立动力极限承载能力分析方法。结果表明,基于振动监测分析结果的平台修正模型能较准确地反映在役平台结构健康状态,可实现平台的结构抗力的精确评估,得到不同服役期导管架平台结构时变抗力变化规律。     

An optimization approach to the similarity criteria of flows and its application

In the present paper, we propose an optimization approach to investigate the similarity criteria of complex flows. With this approach, we may identify the dominant dimensionless variables governing complex flows by numerical sensitivity analysis. Firstly, we define the sensitivity factor and examine its dependence on the dimensionless variables. Then, we apply this approach to study the similarity criteria of porous media flow in a presumed oil reservoir. The similarity principle obtained from the numerical sensitivity analysis is in agreement with the theoretical law, thus demonstrating the feasibility of the proposed optimization approach. Further explanation is given by analyzing the deviation of pressure distribution in a model from its prototype. In addition, we examine the effects of flow parameter variation on the sensitivity factors and find that the dominant dimensionless variables may change from different sets of parameters.     

一类复杂动力系统的参数辨析

对一类复杂系统(Lorenz混沌和Rssler超混沌)的未知参数提出一种简便的辨析方法.首先,通过对系统实行反馈控制使其到达任意不动点,然后,通过求解不动点的平衡方程,解析地得到系统未知参数的表达式.以Lorenz混沌为例将该方法和线性参数观测器的方法进行对比,可以更快地实现该系统全部未知参数的准确快速辨析.在系统参数发生阶跃变化的情况下,该方法可很好地实现对参数高精度的快速辨析.数值计算结果和理论分析一致.该方法可以推广到其他复杂动力系统的参数结构辨析研究.     

粘弹性层状介质的动力反分析

根据系统识别方法的基本原理,在频域对粘弹性层状介质的材料参数进行了位移反分析研究。结果表明,初始值对于反算结果的影响很小,反算过程稳定收敛,系统识别方法对于层状介质粘弹性参数的动态识别是适用、有效的。     

计算复特征灵敏度的代数法

对于复特征灵敏度分析问题，文中给出了一种代数法求解公式。从理论分析的角度来说，所提出的方法既适全于单频，也适合于重频。为了说明算法的数值稳定性，文中给出了严格的数学证明。     

系统模态参数辨识的小波方法

为研究小波变换在模态分析中的应用，并实验验证该方法的可行性，在小波分析良好的数值特性基础上．建立了基于系统自由响应信号连续小波变换的模态参数辨识方法．采用该方法进行仿真研究，仿真结果与理论值吻合.以悬臂梁为例进行实验研究，实验结果与理论计算结果吻合较好．尤其在阻尼比的识别上，相对误差在l％以下.仿真和实验研究表明，该方法计算简便．对比一般频域模态方法，该方法对模态参数识别更准确．     

DE-ICA优化算法在工作模态参数识别的应用

提出一种差分进化(DE)改进的独立成分分析(ICA)优化算法,解决工作模态参数识别时容易陷入局部最优,难以识别出高阶模态参数的问题.通过对悬臂梁的ANSYS仿真数据对比可知:相对于传统的ICA方法,结合差分进化算法的ICA识别的模态参数精度更高,且能分离出更多的高阶模态,更适合于高阶模态参数的识别.