基于改进布谷鸟算法的海上风电结构模型修正

由于布谷鸟算法控制参数少,因此参数的变化对算法收敛速度的影响小,逐渐被应用于工程结构的有限元模型修正中。随着结构空间复杂程度的增加,当待修正参数逐渐增多时,布谷鸟算法收敛速度较慢,收敛精度较低。为了使布谷鸟算法可以适用于求解复杂工程结构的修正参数,该文提出自适应策略改进布谷鸟算法,提高了算法的局部寻优能力,避免算法陷入局部最优。运用海上风电结构数值模型进行研究,结果表明,修正后单桩式海上风机结构模型的固有频率误差最大值为-2.244%,验证了改进模型修正方法在大型复杂海洋工程结构中的有效性。     

基于改进萤火虫算法优化BP神经网络的水电站厂房振动预测

利用萤火虫算法优化BP神经网络权值和阈值基础上,建立水电站厂房振动响应预测模型。针对萤火虫算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,引入动态随机局部搜索机制加快收敛速度,对当前最优解进行变异操作避免陷入局部最优,提出动态步长更新措施提高计算精度,改进最优解振荡问题。仿真实例表明,基于改进萤火虫算法优化的BP网络模型预测精度和收敛速度等性能得到明显改善,可用于水电站厂房结构振动响应预测。     

结构有限元模型修正的自适应响应面方法

针对结构有限元模型修正可能陷入局部最优点的问题,提出了基于具有全局收敛特性的自适应响应面的结构有限元模型修正方法,模型修正过程中在全局最优解附近不断收缩参数设计空间,重构更为精确的响应面模型,同时,由于采用了拉丁超立方设计选择样本点,具有一定的遗传性,在使用过程中可以有效减少样本点总数。通过实例计算表明,传统的有限元模型修正方法很可能陷于局部最优,而利用该方法进行有限元模型修正时,可以有效避免陷入局部最优点,只需较少样本点便可收敛于全局最优解,有效的进行有限元模型修正。     

基于混沌搜索的改进狮群算法及其在光伏电池参数辨识中的应用

目前已有多种智能算法应用到光伏电池模型的参数辨识中,然而大都存在易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,基于改进狮群算法,提出了一种有效的光伏电池参数辨识方法.首先,通过引入混沌初始化、自适应参数和混沌搜索,弥补了狮群算法收敛速度慢、寻优精度不高等不足;将改进狮群算法应用到光伏电池的单二极管模型和双二极管模型的参数辨识中,与...     

基于AHP-TOPSIS的可持续包装设计最优方案的筛选

目的 针对基本灰狼算法在函数优化过程中精度低、收敛速度慢、局部搜索能力差等问题,提出一种基于收敛因子和权重动态变化的自适应灰狼优化算法。方法 为了平衡算法的全局和局部搜索能力,引入聚焦距离变化率来动态调整收敛因子;使用自适应权重因子来改变算法的位置更新公式,以提高算法的收敛速度和精度。结果 仿真实验结果表明,改进后的算法在收敛精度和速度上都有了显著的提升,并且克服了灰狼算法在处理多峰函数时易陷入局部最优的缺点;对于纸浆浓度控制系统,控制效果更加理想。结论 通过改进的灰狼算法对PID控制器参数进行整定,可以显著提高系统的控制精度和其他性能指标,能更好地满足实际应用的要求。     

基于改进复杂追踪算法的结构模态参数识别

以固定梯度的复杂追踪算法进行目标函数寻优时,收敛速度慢,易陷入局部极值,且存在针对不同的模型需人为选择合适的学习步长等不足,限制了该算法的实用性。为此,将最优步长思想引入复杂追踪算法,根据实时分离度自动调整步长,并根据分离信号的峭度值自适应地选择不同的非线性函数,以提高算法的计算精度,进而增强其实用性。为验证该改进复杂追踪算法识别结构模态参数识别的可行性与优越性,采用该方法分别识别了简支梁的数值模型和三层框架试验模型的模态参数,并与原方法进行识别结果对比,结果表明该改进算法可以较准确地识别结构模态参数。     

基于多链差分进化的贝叶斯有限元模型修正方法

针对传统贝叶斯算法在高维参数下采样效率低且收敛难的问题,建立了基于多链差分进化算法的贝叶斯有限元模型修正方法。在标准马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法的基础上,引入差分进化算法,通过多条马氏链间的随机差分运算来自适应选择条件分布的大小和方向以快速逼近目标分布;引入子空间采样算法,通过自适应选择优良的参数维度进行采样以提高采样效率;引入异常链检测算法,通过在采样的非平稳期对马氏链进行异常检测与剔除以提高在平稳期的采样效率。简支梁理论模型和实验室4层框架结构的模型修正结果表明:该方法修正精度较高,且具有良好的抗噪性,在高阶频率以及振型下的修正效果均优于DRAM算法,为解决不确定性模型修正中的计算精度提供了一种新手段。     

一种改进的自适应格型陷波频率估计算法及其收敛性分析

自适应陷波器的内部结构使得非二次型误差曲面收敛至局部最优,导致陷波参数停止调整而不能够持续稳定地跟踪信号频率的变化。本文利用滤波增强信号与原始信号的相关性,设计了一个频率跟踪质量评价因子,根据频率跟踪质量可实时监测并自动调整陷波参数。据此原理,本文提出一种改进的自适应格型陷波频率估计算法。仿真结果与理论分析均表明,本文方法在不增加计算量的前提下,较大幅度地提高了算法的收敛速度和持续跟踪精度,证实了本文算法优于原有的算法。     

基于改进复杂追踪算法的结构模态参数识别

基于固定梯度的复杂追踪算法在进行目标函数寻优时,具有收敛速度慢,易陷入局部极值,且针对不同的模型需人为选择合适的学习步长等不足,限制了该算法的实际应用性。为此,论文将最优步长思想引入复杂追踪算法,根据实时分离度自动调整步长,并根据分离信号的峭度值自适应地选择不同的非线性函数,以提高算法的计算精度,进而提高其实用性。为验证该改进复杂追踪算法识别结构模态参数识别的可行性与优越性,采用该方法分别识别了六自由度质量-弹簧系统、简支梁的数值模型和三层框架试验模型的模态参数,并与原方法进行识别结果对比,表明该改进算法可以较准确地识别结构模态参数。     

基于GMPSO的有限元模型修正方法验证

为提高有限元模型修正方法效率,保证修正精度,提出基于高斯白噪声扰动的粒子群优化（GMPSO）有限元模型修正方法。介绍标准粒子群优化（PSO）方法和改进后的GMPSO方法,基于测试函数比对两种方法的全局寻优能力和寻优效率;提出高效的基于GMPSO有限元模型修正方法,阐述方法流程并明确各参数与实际物理量的对应关系;基于GMPSO有限元模型修正方法对高维有损伤简支梁模型（变量维度为10）实施修正,并与基于遗传算法（GA）的模型修正结果进行比对;基于GMPSO有限元模型修正方法对某在役桥梁结构实施修正（变量维度为13）,验证所提方法可行性。结果表明:经局部改进的GMPSO方法较原PSO方法的优化能力显著提升;高维损伤简支梁模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可获得较好的修正结果,修正效率较基于GA的模型修正方法有显著提升;在役桥梁结构有限元模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可有效降低主梁计算频率和试验频率的误差,所提方法可适用于较工程复杂结构模型修正问题。     

Finite element model updating using crow search algorithm with Levy flight

The accuracy of the finite element model is essential for fatigue analysis and vibration of a flexible body. This paper presents a finite element model updating (FEMU) algorithm based on crows search algorithm incorporated with Levy flight (LFCSA). The proposed algorithm is tested on the updating of two different cases: a simple structure (beam) and a complex structure (gearbox housing). To verify the performance of LFCSA, two optimization algorithm, which is the standard CSA and the particle swarm optimization algorithm with Levy flight (LFPSO), are applied to FEMU of the simple beam. The result of the comparison shows that the LFCSA has sufficient convergence speed and global search ability in the implementation of FEMU. In the case of gearbox housing, the error of frequencies and mode shapes are analyzed to indicate that the LFCSA gives a satisfactory result in a complex structure.     

基于改进MCMC方法的有限元模型修正研究

针对马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模型修正方法在待修正参数维数较高时不易收敛和计算效率低下的问题,建立了融合自适应算法和相关向量机的快速模型修正方法。基于广义无偏见先验分布,推导了待修正参数的后验分布;在标准MCMC方法的基础上,引入延缓拒绝算法以提高新样本接受概率;引入自适应算法以自主调整建议分布的带宽。通过相关向量机建立待修正参数与有限元模型理论计算值之间的回归模型,以提高模型修正的计算效率。数值模拟和试验结构的模型修正结果表明,该方法的收敛速度较快,计算效率优于传统的一阶优化模型修正方法,为解决不确定性模型修正中的计算效率提供了一种新手段。     

复杂环境下334m钢筋混凝土刚架拱桥爆破拆除

待拆除大桥长334m,主跨为钢筋混凝土刚架拱桥,引桥为圆柱形桥墩简支梁桥。由于桥体主结构承载力不能满足安全要求,需要爆破拆除。结合切口设计和"移位偏角"方式为圆柱形桥墩、拱肋确定了合理的爆破切口高度及有关参数,采用毫秒分段延时技术降低一次性齐发药量,运用逐点起爆非电起爆网路确保桥体逐垮塌落,通过立体式防护挡墙防止爆破飞石的扩散。结果表明,移位偏角法、逐点起爆非电起爆网路、立体式防护挡墙的运用,实现了桥梁按设计要求倒塌,有效控制了爆破冲击波、桥体塌落振动、爆破飞石及飞溅物、浪涌等爆破危害效应,爆破取得了理想效果。     

带任意附加质量的变截面弹性支承梁动力特性的解析解

根据变截面梁桥的结构特点,建立了带任意附加质量的变截面弹性支承梁(桥)动力特性的简化计算模型。基于Bernoulli-Euler梁理论,对直接模态摄动法进行改进得到改进摄动方法(IPM)。在完全弹性支承梁的模态子空间内,IPM法将带任意附加质量的变截面弹性支承梁的变系数微分方程转化为线性代数方程组。IPM法适用于求解带任意附加质量的变截面弹性支承简支和连续梁(桥)的振动方程。算例分析表明:IPM法具有较高的计算精度和较快的收敛速度。根据变截面对称梁(桥)的振型对称性给出了对称梁(桥)动力特性的简便计算方法(SIPM)。SIPM法可以减少未知系数和未知数约50%,计算精度与IPM法接近,计算效率更高。最后,研究了附加质量和弹性支承对三跨变截面连续梁桥动力特性的影响规律。     

薄壁高墩大跨度连续刚构桥的非线性稳定分析

结合龙潭河特大桥的工程实例,采用有限元程序ANSYS,分别选取两种单元建立了梁单元模型和壳单元模型,对比分析了该大跨度连续刚构桥高墩的稳定性。在对刚构桥的稳定分析时采用几何非线性和材料非线性耦合的方法。采用U.L.列式法求解切线刚度矩阵来考虑几何非线性。为了模拟桥墩材料非线性性能,在壳模型中用COMBIN39多线性单元多弹簧模型(MS模型)来模拟墩底塑性铰区,在梁模型中用COMBIN40双线性弹簧单元模拟墩底塑性铰。通过分析可知,考虑非线性影响的稳定分析对于指导工程实践具有更好的实际意义。     

齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用及轨缝合理位置研究

齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用强于常规桥上无缝线路,在列车纵向荷载作用下的钢轨纵向力、梁轨相对位移、墩顶纵向力、墩顶纵向位移等指标比常规桥上无缝线路大40%以上,建议增强轨道基础与梁体的约束作用,增大轨道结构纵向阻力,防止在列车纵向荷载作用下的轨道爬行。齿轨最大等效应力小于其容许应力,齿轨强度不是结构设计的控制指标。建议齿轨轨缝与梁缝错开布置,可有效避免齿轨轨缝变化过大。     

An accelerated pseudo-genetic algorithm for dynamic finite element model updating

An effective accelerated pseudo-genetic algorithm (APGA), which combines an adaptive pseudo-genetic algorithm (P-GA) with an accelerated random search (ARS) method, is proposed to update finite element (FE) models in the presence of measured data. The algorithm explores the higher probability of converging to a global solution provided by genetic algorithms and the accelerated hill-climbing ability given by ARS. The objective of the optimization problem is to minimize the difference between measured and numerical FE vibration data. The effectiveness of the approach is first tested on mathematical benchmark functions. The best version of APGA is then applied to a simulated beam structure to test the applicability of the new approach for FE model updating. Finally, the algorithm is applied to update two real structures using measured modal data. The application of this new algorithm obtains results that correlate well with experiments in reduced time.     

A simple finite element model for vibration analyses induced by moving vehicles

This study developed a simple finite element method combining the moving wheel element, spring–damper element, lumped mass and rigid link effect to simulate complicated vehicles. The advantages of this vehicle model are (1) the dynamic matrix equation is symmetric, (2) the theory and formulations are very simple and can be added to a standard dynamic finite element codes easily and (3) very complicated vehicle models can be assembled using the proposed elements as simple as the traditional finite element method. The Fryba's solution of a simply supported beam subjected to a moving two‐axle system was analysed to validate this finite element model. For a number of numerical simulations, the two solutions are almost identical, which means that the proposed finite element model of moving vehicles is considerably accurate. Field measurements were also used to validate this vehicle model through a very complicated finite element analysis, which indicates that the current moving vehicle model can be used to simulate complex problem with acceptable accuracy. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.