大体积混凝土结构热学参数的随机反演方法

首次将Bayes参数估计理论引入大体积混凝土不稳定温度场热学参数随机反演问题,建立了相应的Bayes参数反演误差函数,并首次将优化理论中的变尺度法应用于该反演问题,推导了相应的计算公式,通过一典型分析得出了若干有益结论.     

大体积混凝土位移场参数的卡尔曼滤波反演

将扩张Kalman滤波理论引入大体积混凝土位移场参数随机反演问题,推导了位移场参数下Kalman滤波理论的观测修正方程和时间传播方程,解决了混凝土位移场参数反演中的扩张Kalman滤波与位移有限元耦合问题,通过实例验证该算法具有较强的收剑性和精度,可进一步推广应用.     

混凝土温度场热学参数反演方法的研究

分析了 2类常用的确定性和随机优化反演方法 .首次将时域效应考虑到反演理论中 ,建立了相应的可考虑时间累计效应的参数反演误差函数 ,推导出相应的计算公式 ,并首次将可考虑时间累计效应的Bayes参数估计等理论引入到大体积混凝土不稳定温度场热学参数随机反演问题中 .通过典型实例分析 ,得出了一些有益的结论     

广义离散随机线性系统的Bayes估计

运用Ｂａｙｅｓ预测理论讨论了广义离散随机线性系统的状态估计问题，提出了一种简便的状态估计递推算法。     

煤层底板岩体参数概率分布及Bayes优化

正确确定煤系岩体力学参数的概率分布是承压水上采煤底板稳定可靠性分析的关键。以淮北矿区部分煤矿下组煤底板砂岩强度参数为例,以K-S检验法对数据进行概率分布拟合,获取参数分布类型及统计量。以此大样本概型为先验函数,具体工作面底板岩体小样本参数的概型为似然函数,基于Bayes方法对其优化,得到验后分布的概型参数。计算结果表明,下组煤底板砂岩强度参数全部接受正态分布和对数正态分布,优化后的方差有所下降,可以提高底板采动稳定可靠性分析结果,从而达到优化目的。     

岩石力学参数的概率分布的Bayes推断

由于获得岩石力学参数的大样本的困难性，使得统计岩石力学参数概率分布函数成为一个难题。解决工程问题时，一般认为它们服从正态分布，但其精确度十分有限。对于一个具体工程，如何在有限的小样本条件，推断岩石的力学参数概率分布函数一直是一个研究热点。     

地下洞室施工期围岩力学参数反演与力学响应超前预测自动化系统开发

基于施工期实测资料对具有“未确知性”的围岩力学参数进行反演,并在此基础上采用反演所得参数对后续施工阶段的围岩力学状态与支护结构工作性态进行超前预测,进而依据预测成果对预先确定的设计与施工方案进行反馈设计是地下洞室信息化设计与施工中的关键技术环节。其中,参数反演的快速化,以及数值建模、参数反演与超前预测的自动化在很大程度上制约着上述技术的实际应用。鉴于此,首次提出将寻优效率更高的异步粒子群优化算法（APSO算法）应用于围岩力学参数反演;在此基础上,构建了地下洞室施工期围岩力学参数优化反演模型;进而,提出文件分块与信息分组及顺序编码技术,并据此实现了有限元正演分析数据文件的参数化自动生成与更新;在上述基础上,给出了地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的实现流程,并完成了一整套系统程序的编制,开发了数值建模、参数反演与超前预测的自动化系统。算例分析表明,所开发的系统可实现地下洞室施工期围岩力学参数反演与超前预测的自动化,并可在一定程上解决数值分析模型日益精细化需求与反演效率不高之间的矛盾,可直接服务于现阶段我国大规模建设的各类岩体地下洞室工程。     

薄壁箱型结构位移参数的动态Bayes随机估计

应用薄壁箱型结构的有限条控制方程,建立了薄壁箱型结构位移参数的动态B ayes误差函数和相应的动态B ayes均值及方差表达式.利用迭代步长的一维自动寻优方案,结合共轭梯度法研究了薄壁箱型结构位移参数的动态B ayes估计方法.通过典型算例分析,获得薄壁箱型结构位移参数先验信息准确性判定方法及结构位移参数动态B ayes随机估计的相关结论.     

基于ANSYS优化模块的大体积混凝土热学参数识别

确定大体积混凝土水化热温度场分析中的混凝土材料热学参数是准确模拟混凝土温度场的关键因素．本文提出了一种识别混凝土材料热学参数的新思路,通过测定混凝土结构内几个点的温度时程变化数据,以实测温度与有限元理论计算温度间的误差极小为目标,以待识别的混凝土材料热学参数为设计变量,建立数学优化模型,并应用ANSYS的优化模块进行建模并求解,得到的最优设计变量即为识别出的混凝土热学参数．工程实例表明此方法可行．     

土壤采样头几何参数力学优化方法

通过对车载土壤采样设备的采样刀头力学建模,分析采样头在非导轨螺旋式工作状态下刀头所受土壤阻力以及内部应力,寻找出一种拓扑形状力学优化方法,仿真并计算出最优化的采样刀头形状与几何参数.优化后的采样头具有良好的减粘降阻和脱土功能并在实际运用中得到证实.     

巨-子结构控制体系的参数优化及随机响应灵敏度分析

为了研究巨-子结构控制体系中隔震层的最优参数,建立了巨-子结构控制体系的动力微分方程,基于遗传算法理论以基底剪力最小为优化目标对结构的物理参数进行了优化.采用虚拟激励法和摄动法,分析了巨-子结构控制体系平稳随机响应对各参数的灵敏程度.通过主结构层问位移方差、隔震层层间位移方差、子结构顶层绝对加速度方差对各参数的敏感程度分析表明,各响应对子结构的层刚度敏感性最小,而对子结构层质量、隔震层层刚度以及隔震层阻尼较为敏感.     

免疫遗传PID汽车纯机械转向系统参数优化

以免疫反馈机理和遗传PID算法为基础,提出了一种免疫遗传PID算法.该算法的核心是将免疫反馈机理和遗传算法结合,并以ITAE性能准则为目标函数;将该算法用于汽车纯机械转向系统PID参数优化的过程中,并用Matlab仿真实验.仿真结果表明:基于免疫反馈机理和遗传算法的PID参数优化可以有效地提高汽车转向柱转角跟随转向盘转角的速度,缩短滞后时间,且使汽车机械转向系统具有较好的稳定性,其结果可为汽车电动助力转向系统的参数优化提供理论依据.     

岩土工程问题参数反演的可辨识性研究

针对岩土工程问题参数反分析过程中,采用逆反分析法以及最小二乘法、遗传算法等作为优化方法反演参数,对未知参数的可辨识性进行了理论证明:当量测信息量小于未知参数量时,无法唯一确定未知量;当量测信息量等于未知量时,当且仅当未知参数的系数矩阵K∈Rm×rr(m,r为正整数)时,参数可唯一确定;而当量测信息量大于未知量时,未知参数的唯一可辨识性条件也是未知参数的系数矩阵K∈Rm×rr(m,r为正整数).     

基于microGA和有限元的混凝土坝热学参数反分析

热学参数的选取,对混凝土坝温度场的计算有重要影响.这些参数值多为试验或经验公式得来,由于混凝土热学性质和外界环境的复杂性,及试验的局限性,很难得到较为精确的参数值.为解决此问题,利用微遗传算法对混凝土坝热学参数进行反分析.结合三维不稳定温度场有限元计算原理,编制了微遗传算法的三维不稳定温度场反分析程序,并给出了计算实例,结果表明:与简单遗传算法相比,微遗传算法减少了计算量,采用重启操作使种群具有很好的多样性,避免了早熟现象,更适合工程应用.     

机械构件随机疲劳寿命的一种计算方法

利用裂纹扩展速率的Ｐａｒｉｓ公式,将应力幅值Ｓｒ和材料参数Ｃ作为随机变量,应用概率中心极限定理推导出在随机载荷作用下构件的裂纹长度和疲劳寿命的概率密度函数．在此基础上得出构件的疲劳可靠度．     

滑坡计算参数反演分析的优化算法

对三峡库区已有勘察资料的滑坡进行分类统计，得到滑带土抗剪强度参数的分布函数，并计算其天然强度和饱和强度的相关关系。根据滑坡宏观变形特征确定滑坡稳定性评估指标，用剩余推力法建立滑坡反演分析的平衡方程，并通过敏感性分析得到抗剪强度参数对滑坡稳定性影响程度的比值。提出了反演参数的优化算法，将反演得到的一系列参数值与统计数据进行对比分析，兼顾了滑坡的区域共性和个体特性。     

降雨型堆积层滑坡抗剪强度参数反演分析

在研究实例工程滑坡约束条件和某一确定计算状态的基础上,利用极限平衡理论方法对滑坡的滑带土进行了计算参数反分析,获得了土层有效应力抗剪强度参数。研究表明：计算参数c（黏聚力）,φ（摩擦角）值的反分析存在解的非唯一性,只有确定了边坡的临界状态并选定相应的评估指标后,才有可能获得准确结果;反分析得到的滑带土c,φ值与临界状态的滑带赋存条件相对应,当进行其他工况的稳定分析及工程设计时,应根据经验及工程类比结果进行折减。     

Back Frame Section Size Optimization of Large Aperture Telescope

大型射电望远镜背架截面尺寸优化

吴青龙¹, 姚展¹, 吴坛辉¹, 侯仰青¹, 张华振¹, 许谦², 王娜²

（1.上海跃盛信息技术有限公司,上海 201109;

2.中国科学院新疆天文台, 乌鲁木齐 830011）

摘要：

大型射电望远镜背架结构是支撑反射面的重要零部件,直接关系到反射面的型面精度。其优化设计对于保证大型射电望远镜型面精度,减轻结构重量具有关键意义。论文构建两种方法对超大型射电望远镜背架杆件截面尺寸进行了优化设计。其一是基于拉格朗日乘数法和Kuhn-Tucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构重量为约束条件,结构柔度为目标函数,建立桁架结构杆件尺寸优化的数学模型及其优化准则。其二是基于ANSYS一阶优化理论,以杆件的内外半径为设计变量,背架RMS为目标函数,结构重量为约束条件构建一阶优化模型。从不同工况RMS、优化结构应力均匀性和优化效率几方面进行对比。结果表明,两种算法均能有效减小结构变形、提高RMS,但准则法相较于一阶算法具有相对更好的优化结果。

关键词：射电望远镜;反射面精度;背架结构;尺寸优化;准则法;一阶优化