基于遗传算法和神经网络的结构损伤识别研究

应用遗传算法来优化神经网络的连接权值,在此基础上提出了基于遗传算法和神经网络的结构损伤诊断方法,并以一个矩形截面简支钢梁的损伤识别为例,进行了实例应用研究。该方法弥补了传统的BP神经网络收敛速度慢,易陷入局部极小点等缺陷。研究结果表明遗传算法和神经网络结合后兼有神经网络广泛的映射能力和遗传算法快速的全局收敛性能。     

论梁结构损伤的诊断方法

梁是工程结构的基本单元,其受载后的裂纹损伤问题是经常导致事故的原因,对其进行损伤程度的诊断和预测,是保证工程结构安全的前提。该文论述了目前梁结构损伤识别的主要方法,即基于振动的损伤识别、小波分析法、神经网络的损伤识别方法等,分析了各种方法的优缺点,详细介绍了一种改进残余力向量法,即结合残余力向量法和灵敏度分析进行结构损伤识别,应用该方法对矩形等截面悬臂梁的损伤识别进行诊断,并进行了数值模拟。结果表明,改进的残余力向量法用于梁结构的损伤识别,不仅可以诊断出损伤的位置,还可以定量地诊断出损伤的程度,与数值模拟结果吻合。改进的残余力向量法在梁结构的损伤诊断方面具有较高的诊断精度。     

基于支持向量机和模态参数识别的导墙结构损伤诊断研究

水电站厂坝问溢洪道泄槽的导墙结构长期处于水流交变荷载作用,容易造成结构损伤.为对导墙结构的损伤进行有效的定位和评估,本文首先提出一种基于流激振动响应的结构模态参数的遗传识别方法,通过该方法对导墙结构的模态参数进行了识别;然后将有限元计算和支持向量机技术相结合,进行导墙结构的损伤定位和损伤程度评估.结果表明:基于遗传算法的结构模态参数识别方法能够较准确的识别出结构的模态参数,并确定损伤的部位.其结构损伤程度则可通过结构振动频率平方值的变化来评估.     

基于时域分析的结构模态参数两步识别法

采用结构模态参数的两步识别法对现场获得的信号进行分析,并应用该方法对青铜峡水电站的大坝损伤进行了诊断,获得了较好的效果.     

基于遗传算法的水质模型参数的确定方法

使用遗传算法对河流水质模型的参数进行最优化估值,同时确定模型中的各个参数.该方法充分利用了遗传算法的开放性和全局搜索能力,得到了较满意的结果.     

决策级信息融合在拱坝结构损伤诊断中的应用

针对拱坝结构损伤诊断中测试信息不完备及诊断精度问题,引入D-S证据推理信息融合技术对基于统计模式的多损伤识别诊断结果进行有效融合。在环境激励荷载作用下,采集拱坝结构在健康和损伤两类工况下的动力响应数据,并对数据样本分段建立ARMA模型,对模型中的AR参数进行特征提取,获得主成分矩阵。利用拱坝损伤前后的前两阶主成分,作均值控制图并计算两状态间的马氏距离作为双诊断指标。将双诊断指标的判别结果分别概率化,计算其合成Mass函数,进而求出损伤以及非损伤的信度区间,从而进行拱坝损伤诊断。该方法在拉西瓦拱坝损伤仿真试验的应用表明,D-S证据推理融合后的测点损伤图有效改善了单一损伤判别指标的诊断效果。     

基于退火遗传算法的弧形闸门优化系统的开发及应用

阐述了退火遗传算法应用在弧形闸门结构优化的原理和步骤,使用有限元软件ANSYS建立了某水库溢流表孔弧形闸门三维有限元模型,提出使用VB封装ANSYS的方法开发出弧形钢闸门结构优化系统。利用该系统对比了普通遗传算法与退火遗传算法的优化结果,并且研究对几组不同的弧形钢闸门优化参数组合进行结构优化的结果,探讨了不同参数在弧形闸门结构优化中的作用。     

高坝流激振动响应的反分析方法

为分析高速水流诱发高坝泄流结构的振动问题,根据结构动力学、随机振动理论和最优方法的基本理论,提出了基于谱分析及遗传算法的振源反分析方法,采用本文方法,可以由少量测点的动位移实测值反馈分析出各激振源等效荷载谱,通过流激振动响应的正分析方法得到整个结构在水流动力荷载作用下的动力响应,对水工结构的流激振动进行正确全面的评估,为结构损伤动态监测和诊断提供新的技术手段。并通过拉西瓦拱坝泄洪水弹性模型试验实测值与反分析计算值的比较验证了本文方法的合理性。     

基于径向基神经网络的重力坝损伤识别研究

大坝在长期使用过程中或遭遇地震时可能出现损伤、产生裂缝,使用常规的方法诊断大坝内部裂缝损伤十分困难。为克服这一困难,提出了适用于大型水利工程结构损伤识别的两步诊断方法。以武都水库非溢流坝段为例,基于振动参数识别技术,利用径向基函数神经网络对重力坝损伤识别展开研究,先从理论研讨和数值模拟验证该方法的有效性,再结合振动台模型试验中所得的结构动力特性进行检验,对比所得的损伤识别效果。结果表明:该方法对重力坝进行损伤位置识别、损伤程度预测是可行的,有待于在实际工程应用中进行检验。     

基于优化遗传算法的结构参数识别

将复合形算子引入遗传算法中,对遗传算法进行改造,提出一种优化遗传算法.并将该遗传算法与人工神经网络结合,用于结构参数识别问题,具有较好的全局性和收敛效率.     

基于模态应变能的水工泄流结构损伤识别研究

逐渐积累的损伤会使水工泄流结构中特定部分的质量或刚度损失而引起结构动力特性发生变化,这都将在模态测量中有所反映,以结构模态参数为基础,准确判断泄流结构所存在的损伤(特别是水下部位),对整个泄水建筑物的安全至关重要。以水工泄流结构中的弧形钢闸门及混凝土导墙结构为例,研究了基于结构模态参数的水工泄流结构损伤识别方法,基于单元模态应变能方法对泄流结构不同位置相同程度的损伤以及不同位置不同程度的损伤进行了识别。结果表明,该方法可以准确识别泄流结构的损伤,对基于振动响应的泄流结构无损动态检测及其水下部位隐患诊断具有一定的应用价值。     

遗传算法在P-Ⅲ型分布曲线参数估值中的应用

通过加入历史洪水等多种方案进行统计试验,较为全面地分析了遗传算法在P-Ⅲ型分布曲线参数估值中的应用问题.结果表明:基于绝对值准则的遗传算法具有良好的不偏性和有效性,统计性能优于矩法、适线法,且可以充分利用样本信息来优化参数,在设计值的不偏性上略优于线性矩法;基于遗传算法的适线求解中,绝对值准则优于平方和准则;遗传算法可以提高P-Ⅲ型分布曲线参数估值的精度,但尚需在实践中提高该方法的应用价值.     

基于遗传算法进化小波神经网络的电力变压器故障诊断

在电力变压器故障诊断方法中，小波神经网络常用的反向传播算法存在着易陷入局部极小点和对初值要求较高的缺点，往往给故障诊断带来困难。文中提出了一种基于遗传算法进化小波神经网络的变压器故障诊断方法，用实数编码的遗传算法来代替人解决小波神经网络结构的选择和参数的设定。在整个学习过程中，网络的复杂度、收敛性和泛化能力得到了较好的综合。大量实例表明，该方法能有效地对电力变压器单故障和多故障样本进行分类，提高了诊断准确率。     

基于重整化群的水工混凝土结构整体破坏概率研究

在借鉴重整化群理论和局部损伤概率的基础上,形成水工混凝土结构整体破坏概率研究方法.针对单元损伤概率不等的正方体结构,推导了1级原胞损伤概率,再依次确定n级原胞的损伤概率,从而得到结构整体的破坏概率.传统的岩石等概率破碎模型只是针对单元损伤概率相等情况下的一个特例,而该数学模型是一个通式.以某大体积混凝土结构为例,应用所建立的数学模型进行了实例分析.计算结果表明,当单元损伤概率不超过0.7时,结构较为安全,否则结构整体安全性会迅速降低,外界环境一旦恶化,结构极有可能发生垮塌.     

混凝土杆件拉伸分析的非局部损伤力学方法

讨论了非局部损伤力学方法在混凝土杆件拉伸非线性分析中的应用。基于数值结果,分析了局部损伤力学方法在模拟应变软化材料的缺点,发现杆件应变出现跳跃现象,结构反应依赖于单元网格。引入非局部应变概念,讨论了非局部损伤模型,通过与试验结果比较验证了该模型的有效性,并消除了结构反应对单元网格的依赖性。定量评价了内部材料长度对杆端力-位移关系和杆件应变的影响,结果表明内部材料长度是影响结构非线性反应的重要参数。     

拱坝在线快速结构分析平台研究与应用

对拱坝在线快速结构分析平台进行了研究。首先,基于改进遗传算法和三维有限元法建立拱坝结构快速正反分析计算方法;其次,依托通用软件开发拱坝正反结构分析计算工具,并基于云计算平台利用Web集成技术建立拱坝在线快速结构分析平台;最后,以某特高拱坝为算例进行拱坝结构性态正反分析。研究成果表明,拱坝在线快速结构分析平台能够简便、快速、准确地分析拱坝结构性态,实现拱坝结构性态的评估、预测和诊断,有望成为大坝在线安全监控和运行安全管理的辅助决策工具。     

应力波小波域谱分析的岩土介质损伤诊断

将小波分析理论与岩土介质损伤诊断相结合，提出了解析小波域能量密度谱、实小波域模谱和实小波域模极大谱三谱相辅的应力波小波域谱分析岩土介质损伤诊断的思路。在对Cmorlet和DoG小波及其变换性质分析后，将两小波联合，进而发展了新颖而有效的岩土介质损伤诊断技术，应用于地下水泥土连续墙的损伤诊断结果表明，该方法有效可行。     

基于可变模糊集的钢混结构地震损伤评估原理与方法

为提高钢筋混凝土结构地震损伤评估的可靠性,根据陈守煜创建的可变模糊集理论,提出钢筋混凝土结构地震损伤多指标综合评估的可变模糊集模型与方法.经过与集对分析以及同类结构地震损伤综合评估结果进行了比较与分析,表明提出方法的合理性与有效性.     

基于自适应罚函数遗传算法求解地下水管理模型

在充分分析地下水管理模型流程结构的基础上,通过耦合地下水流数值模型MODFLOW和遗传算法(GA),提出一种自适应罚函数遗传算法用于求解地下水管理模型.将MODFLOW嵌入到GA中,数值模型模拟结果返回到优化算法中作为约束条件,优化过程通过GA求解.通过实例验证,结果表明:该算法可以自主进行罚因子值的选取,克服了一般遗...     

拱坝振动台动力破坏模型试验及其结构动力特性

研究拱坝结构抗震性能及破坏形态的重要手段为拱坝振动台动力模型试验,试验配制一种以重晶砂、重晶石粉和水泥为主要成分的模型材料,结合选用的振动台所具备的条件及模型材料的力学性能,设计拱坝振动台试验模型,并测试和获取其在不同地震荷载下的动力响应。选择某一工况进行分析,该工况下结构开始出现明显裂缝损伤并逐渐发展。通过分析该工况下结构动应变响应,分析其损伤出现的时间,由此将该工况分为4个时段。通过计算分析不同时段多个加速度响应测点的加速度放大系数,并引入模态参数辨识的数值子空间辨识算法和ARX模型辨识法,计算不同时段+拱坝模型的自振频率和阻尼比,并将其与损伤发展情况相对比,以分析拱坝模型损伤发展情况及其结构动力特性。研究结果可为拱坝振动台试验制作和结果分析提供价值性参考,并可为拱坝结构动力特性参数识别和损伤诊断方法提供验证素材。