拓扑优化中水平集方法的局限性及改进方法

提出了一种基于拓扑导数的水平集方法,利用拓扑导数在材料的内部生成新的孔,再运用水平集方法移动和融合新生成的孔,克服了传统水平集方法的缺点并保留其优点;通过数值算例展示了传统水平集方法的缺点和新方法拓扑优化问题的改进效果。结果表明:提出的拓扑导数水平集算法简单有效,可以进行连续体结构的拓扑优化设计。     

基于OPGW的雷击点精确定位研究

针对输电线路的雷击监测定位问题,提出一种基于导数极值局部最大值优化算法的雷击点定位方法.OPGW遭受雷击时,其内部通信光纤中传输光的偏振态由于Faraday效应产生突变.首先对偏振态信号进行降噪以及变换处理得到其幅度谱,然后采用导数极值局部最大值算法进行偏振态突变信号的起点位置寻优,通过记录偏振态突变信号到达偏振解调设...     

制冷系统稳态仿真算法简化研究

本文以最优化理论建立了制冷系统稳态仿真算法最优化数学模型,并提出一种具有自学习、自适应的简化智能算法.通过与传统算法计算迭代效果的对比表明,简化后算法在迭代次数和稳定性上明显优于传统算法,并通过实验验证了简化后算法的可行性,对制冷系统仿真实用化研究有一定的实用价值.     

改进的群搜索优化算法及其应用

群搜索(GSO)算法是一种新的群智能优化算法,适用于结构优化设计.本文通过对GSO算法进行改进,简化了算法的计算过程,提高了优化性能.对算法的改进主要有二个方面:一是采用随机搜索,放弃了按角度搜索的方式;二是在生成个体新位置时,增加了一个随迭代次数递减的控制变量-分量变异概率,用于限制允许变异的维的数量.通过对经典桁架算例的优化以及与标准GSO算法的计算结果比较,可以看出改进后的群搜索优化算法(SGSO)具有更好的收敛速度和收敛精度,SGSO算法的结构比GSO算法更简单、易于实现并且计算用时更少.     

框架结构损伤识别的改进非线性直接解析法

考虑到直接解析法求解速度快和非线性直接解析法求解精度高的特点,提出一种用于结构损伤识别的混合迭代算法,该算法用二阶非线性的解析解作为算法的第一次迭代值,用一阶灵敏度方程的求解值对该算法的第一次迭代值进行关于泰勒级数截尾误差的修正。通过对一个空间框架结构进行数值模拟分析验证了该方法的可行性。结果表明,提出的混合迭代算法由于采用了精确度较高的二阶非线性解析解作为迭代修正的初值,因此,迭代修正精度更高,收敛性更好,而且大幅地减少了运算时间,尤其对于多损伤或者大损伤,本算法优势更加明显。     

混沌和声搜索算法及其在土坡局部安全系数法中的应用

提出一种混沌和声算法来进行土坡局部安全系数法的计算.该算法利用混沌变量的随机、遍历特性在解空间内进行有效探索,同时采用基本和声算法中的和声策略对解空间进行开发,从产生的新解与原和声库内的解中选出较优秀的解重新进入和声库,这样不断迭代就构成了混沌和声搜索算法.将该新算法应用于局部安全系数法分析土坡渐进破坏的过程中,同基本和声搜索算法以及已有结果的比较证明,该算法简单易行,结果合理可靠,可以用于土坡稳定分析.     

理想平板颤振临界风速的一种新算法

基于平板颤振理论,提出了一种新算法,该方法首先建立了用于确定含有8个颤振导数的平板颤振临界风速的双参数方程组,然后提出了求解过程。与其他方法[1,5]相比,降低了参数次数,简化了方程式和计算过程。通过仿真分析,结果表明该算法简便,精度令人满意,为平板颤振临界风速的计算提供了新的有效途径。     

桥梁节段模型颤振导数识别的MITD时域优化

基于R.H.Scanlan提出的自由振动法求解桥梁颤振导数实验量很大,且在提取交叉导数的过程中,一方面要求模型的竖向运动和扭转运动在所有的风速下都具有相同的频率比和阻尼比是很难达到的,另一方面非耦合导数的识别误差将带到耦合导数中。基于Modified Ibrahim Time-domain Method(MITD)时域的改进方法,应用变尺度优化算法进行提取桥梁断面的全部颤振导数。研究结果表明,应用此方法具有解决非线性参数辨识问题的可行性。     

大型广义逆反演中求逆算法的比较

目前地球物理反演中应用最广泛、最重要的一类反演方法就是广义反演。由于地球物理反演中的数据量大、模型参数多,所以在对一个反演问题建立模型方程后就要寻求一种合适高效的算法来处理它。本文首先介绍现有几种迭代求逆的方法,然后通过Matlab设计的大型高条件数矩阵,比较了共轭梯度法以及两种基于预条件算子的迭代算法,结果表明共轭梯度法迭代方法对于条件数巨大的矩阵解算效率很低,而基于预条件算子的迭代算法具有明显的优势。     

单索非线性分析的修正荷载迭代算法

分析了索变形对荷载的影响,提出了一种修正荷载的迭代算法,运用此算法进行了单索非线性有限元分析,研究表明:考虑荷载修正的迭代算法能够充分反映索变形对沿索长分布荷载的影响,初始状态的假定不影响单索找形结果,从而提高找形的效率。     

二维双相介质多参数反演的同伦法

从材料响应的理论合成应与实际测量数据相拟合这一出发点，双相介质波动方程参数的反演，可以转化为非线性算子方程的零点求解问题，然后用同伦方法求出非线性算子等于零的根作为反问题的解。本文将同伦方法应用于具有边界元数值解的二维双相介质波动方程的多参数反演，并将反演结果同非线性全局优化方法进化策略法进行了比较，数值计算结果表明了同伦方法的可行性和有效性。     

迭代算法：中国古建屋顶曲线的生成机制

本文通过采用数学的解读方法,对中国古代官式建筑“屋顶曲线形式”的生成机制——迭代算法——进行了深入分析。推导出宋《营造法式》中记载的“举折之制”的几何作图法背后所隐藏的迭代公式;梳理了生成“步架相等情况下的庑殿推山法”（即《营造算例》中记载的“第一则”）的等比公式,并推导出“步架不相等情况下的庑殿推山法”（即《营造算例》中的“第二则”）的迭代公式。提出研究中国古建一方面要“以算求样”,男一方面要“以算求律”。指出当今中国建筑师应更注重“形”背后隐藏的逻辑,以“算法”（数学运算法则）生“形”,而非以“形”仿“形”;应勇于创新．编写、改写出新的“算法”,井由其生成具有传统审美和民族思想的新的建筑形式。     

地下隧洞稳定的可靠性分析

采用极限应变准则作为极限状态方程 ,运用改进的 JC方法分析了地下隧洞稳定的可靠度。由于准则方程的高次非线性和复杂性 ,文中利用复合函数求导法则 ,直接针对基本随机变量求解。通过算例分析 ,得到一些有益的结论     

改进型PCNN在绝缘子图像分割中的应用

针对高压输电线路绝缘子状态检测中光照不均匀、对比度不强的红外绝缘子图像分割,提出了一种基于类内绝对差准则的改进型PCNN图像分割算法。对最小类内绝对差法进行改进,引入背景与目标的面积差因子,确定最佳分割阈值后通过PCNN算法迭代优化进行图像分割。与经典OTSU算法、基于最小类内绝对差准则的PCNN算法进行比较。实验结果表明,本文方法能够取得更好的分割效果,并且具有较强的实用性。     

基于松弛变量的不等式约束三维电阻率并行反演方法研究

 三维电阻率反演存在多解性问题,且求解耗时较长,制约着电阻率法探测的实际应用。针对该问题,提出在反演方程中施加不等式约束、设计并行算法的解决思路。在传统的常规光滑约束反演基础上,引入松弛变量,将携带有地下介质电阻率变化范围上下限值信息的不等式约束施加到反演方程。利用原始对偶内点法原理,构造新的目标函数,可将模型电阻率值限定在不等式约束范围内并直接在约束规定的可行域内进行寻优,从理论上可压制反演的多解性。同时,设计偏导数矩阵求解并行算法和Cholesky分解并行算法,可使反演速度提高50%以上。综上形成了基于松弛变量的不等式约束三维电阻率并行反演方法,并开展相应的数值反演试验与工程应用验证。结果表明上述反演方法充分利用不等式约束的先验信息,在去除反演成像的假异常、压制反演的多解性、改善反演准确性和计算效率等方面有明显效果。     

基于改进动态规划算法的堆积体滑坡稳定分析

应用图论将堆积体滑坡稳定性分析中最危险滑动面搜索及安全系数计算问题转化为数学领域求最短路径问题。对动态规划算法进行改进,建立基于改进动态规划算法的极限平衡有限元方法,给出该方法的基本方程和路径上应力计算过程,避免引入辅助函数需给定初始安全系数进行迭代计算的缺陷。将该方法应用于溪洛渡左岸谷肩堆积体的稳定性分析,基于滑坡产生、发展、蠕变条件对其稳定性进行判断,对该堆积体的变形破坏机制进行分析和滑面形成条件探讨;借助监测资料揭示的滑面分布,验证改进动态规划算法搜索滑面位置与计算安全系数的准确性;在此基础上提出基于滑坡征兆的堆积体滑坡稳定性分析技术路线,可用于复杂滑坡堆积体边坡的稳定性分析。     

Application of normal flow algorithm in modal adaptive Pushover analysis

In this paper, a load increment method for Modal Adaptive Pushover Analysis (MAPA) for plane frame buildings is presented. In this method, the Newton-Raphson iterative algorithm is used along the flow path normal to the Davidenko curves with modified convergence rate. Contrary to the previous arc-length methods, this algorithm, which uses the Homotopy approach, is based upon the new mathematical concepts. In order to evaluate the proposed method, two steel frames are analyzed using the algorithm presented and the results are compared with Non-linear Dynamic Analysis (NDA), FEMA-273 Nonlinear Static Analysis (NSA) and the Modal Pushover Analysis (MPA) procedures. When the NDA results are taken as reference, it is seen that the proposed method is capable of estimating efficiently the seismic response of frame buildings with moderately good accuracy.     

有自由面非稳定渗流分析的改进截止负压法

截止负压法是求解有自由面渗流问题较为有效的算法之一。针对其算法特点,结合渗流本质,指出该算法的不足之处在于只引用了单参数的罚函数,从而造成自由面附近区域的渗流计算不够精确。为此,提出了引用双参数罚函数的改进截止负压法,改进后的算法更能准确地考虑单元的部分饱和非饱和作用,精确地计算单元结点外力或者结点不平衡力,进而提高计算精度和收敛速度。最后,将改进算法用于求解有自由面非稳定渗流问题,编制了相应的有限元分析程序,并通过算例进行验证。     

用不平衡推力法快速计算边坡的稳定因数

不平衡推力法是我国广泛应用的一种边坡稳定性分析方法,有隐式稳定系数法和显式稳定因系数法两种。隐式法通常采用试算法或迭代法,计算效率不高。而非线性规划的广义简约梯度法是解决约束最优化问题的最有效算法之一,采用广义简约梯度方法来计算不平衡推力隐式稳定因数,计算过程可在Excel中实现,计算方便、高效,非常适合工程人员使用,值得在工程应用中推广。     

Fast probability integration by three-parameter normal tail approximation

A new method of fast probability integration is presented, based on a three-parameter normal tail approximation to a non-normal distribution function. Values of the distribution function, the probability density function and its derivative are matched at the approximation point with the approximating function. The approximation point is the known “design point”, used within the framework of second moment reliability theory. The proposed method is as fast as the available two-parameter algorithm, but is apparently more accurate.