模擬退火算法在巖土工程中的研究應(yīng)用進(jìn)展

現(xiàn)代優(yōu)化算法在巖土工程中的應(yīng)用——以遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法為代表的現(xiàn)代優(yōu)化算法，憑借其解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的有效性已廣泛應(yīng)用于邊坡、基坑以及地下洞室等巖土工程領(lǐng)域。該論文在介紹現(xiàn)代優(yōu)化方法基本原理的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了各種優(yōu)化方法...

以遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法為代表的現(xiàn)代優(yōu)化算法,憑借其解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的有效性已廣泛應(yīng)用于邊坡、基坑以及地下洞室等巖土工程領(lǐng)域。該論文在介紹現(xiàn)代優(yōu)化方法基本原理的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)了各種優(yōu)化方法在巖土工程中的應(yīng)用情況,指出了存在的問(wèn)題,為完善現(xiàn)代優(yōu)化算法進(jìn)一步在巖土工程中應(yīng)用提出了建議。

巖土工程中極限分析數(shù)值模擬的研究進(jìn)展——評(píng)述極限分析數(shù)值模擬在巖土工程中的發(fā)展和應(yīng)用情況。介紹應(yīng)用有限元和極限原理相結(jié)合的剛塑性有限元法及常用的線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法等優(yōu)化方法，并與條分法及彈塑性有限元進(jìn)行比較。

從數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理和典型實(shí)驗(yàn)案例介紹巖土工程問(wèn)題分析中常用的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)方法.通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)分析方法與數(shù)值分析方法的對(duì)比分析,總結(jié)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及適用范圍.參數(shù)的選擇和對(duì)比是目前數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的主要問(wèn)題,針對(duì)上述問(wèn)題提出了多種數(shù)值模擬方法綜合應(yīng)用的解決思路.數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)在與地質(zhì)力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)工程結(jié)合驗(yàn)證方面有廣泛的應(yīng)用前景,是解決巖土工程問(wèn)題的有效工具.

從數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理和典型實(shí)驗(yàn)案例介紹巖土工程問(wèn)題分析中常用的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)方法.通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)分析方法與數(shù)值分析方法的對(duì)比分析,總結(jié)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及適用范圍.參數(shù)的選擇和對(duì)比是目前數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的主要問(wèn)題,針對(duì)上述問(wèn)題提出了多種數(shù)值模擬方法綜合應(yīng)用的解決思路.數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)在與地質(zhì)力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)工程結(jié)合驗(yàn)證方面有廣泛的應(yīng)用前景,是解決巖土工程問(wèn)題的有效工具.

針對(duì)目前現(xiàn)有可靠度計(jì)算方法存在的缺點(diǎn),基于可靠度指標(biāo)的幾何涵義,運(yùn)用模擬退火算法原理,建立可靠指標(biāo)的優(yōu)化模型,提出一種計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的全局優(yōu)化算法。該方法利用模擬退火思想與原理,能有效克服傳統(tǒng)算法容易陷入局部最優(yōu)解而無(wú)法自拔的弊端,而且對(duì)于復(fù)雜性和非線性的功能函數(shù),避免了繁瑣的求偏導(dǎo)數(shù)工作,是一種求解復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)可靠度問(wèn)題的有效方法,并通過(guò)實(shí)例來(lái)證明了該方法的有效性。

受自然界物種遷徙的啟發(fā),提出了一種新的改進(jìn)的粒群優(yōu)化算法(mpso)。算法初始化時(shí),將粒子隨機(jī)地劃分為若干個(gè)子粒群,每個(gè)子粒群按照給定的策略獨(dú)立演化,在演化中的指定時(shí)段進(jìn)行粒子的隨機(jī)遷徙和自適應(yīng)變異,以保持整個(gè)種群的多樣性,避免早熟收斂。基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明,mpso算法的性能優(yōu)于其他幾種改進(jìn)算法。堆石體冪函數(shù)流變模型,參數(shù)較多,具有很強(qiáng)的非線性,將mpso算法應(yīng)用到堆石體冪函數(shù)流變模型的參數(shù)反演中。計(jì)算結(jié)果表明,利用反演的流變模型參數(shù)計(jì)算的壩體流變變形與實(shí)測(cè)變形在發(fā)展規(guī)律和數(shù)值上均比較吻合,證明mpso算法在多參數(shù)、強(qiáng)非線性的復(fù)雜模型參數(shù)反演中的優(yōu)越性。

針對(duì)土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)所涉及的評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多,數(shù)據(jù)量較大,評(píng)價(jià)體系具有明顯的高維、非線性的特點(diǎn),本文采用投影尋蹤法構(gòu)建土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型,并應(yīng)用模擬退火算法優(yōu)化投影方向,將高維數(shù)據(jù)投影到低維空間上,根據(jù)優(yōu)化出的一維投影值計(jì)算評(píng)價(jià)區(qū)域的土地生態(tài)安全度及主要影響要素。該模型在實(shí)際應(yīng)用中取得了較為滿意的效果,評(píng)價(jià)結(jié)果客觀科學(xué),過(guò)程清晰,可操作性強(qiáng),為土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)提供了一種新的方法和思路。

地質(zhì)剖面圖或籬柵圖是地質(zhì)勘探人員了解描述地質(zhì)結(jié)構(gòu)的常規(guī)手段之一。該文實(shí)現(xiàn)了從三維地質(zhì)模型中提取任意剖面圖的基礎(chǔ)算法,即三維tin與tin相交算法。該算法作為許多商業(yè)圖形軟件的核心算法,屬于商業(yè)秘密。該文詳細(xì)論述了該算法原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算流程等。該算法作為實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維巖土工程系統(tǒng)的一部分,既能靈活的設(shè)定曲面形狀與方向,又能夠顧及到復(fù)雜的約束條件。最后針對(duì)具體的工程實(shí)例檢驗(yàn)了算法的正確性和應(yīng)用價(jià)值。

脆性統(tǒng)計(jì)損傷模型在巖土工程中的應(yīng)用研究——采用脆性破壞統(tǒng)計(jì)理論研究結(jié)構(gòu)性土體的損傷性質(zhì)，提出了應(yīng)用土體強(qiáng)度關(guān)于weibul1分布的分析方法得到了結(jié)構(gòu)性土體的宏觀損傷演化方程和本構(gòu)模型．根據(jù)損傷容限定義了穩(wěn)定安全系數(shù)．開(kāi)挖與加載均質(zhì)土坡穩(wěn)定性的計(jì)算反...

采用脆性破壞統(tǒng)計(jì)理論研究結(jié)構(gòu)性土體的損傷性質(zhì),提出了應(yīng)用土體強(qiáng)度關(guān)于weibull分布的分析方法得到了結(jié)構(gòu)性土體的宏觀損傷演化方程和本構(gòu)模型.根據(jù)損傷容限定義了穩(wěn)定安全系數(shù).開(kāi)挖與加載均質(zhì)土坡穩(wěn)定性的計(jì)算反映出牽引式滑動(dòng)與推移式滑動(dòng)的失穩(wěn)機(jī)理

文章結(jié)合資金動(dòng)態(tài)投資的作用影響和水電工程施工資源投入特征,構(gòu)建了一種基于退火遺傳算法(saga)的多資源均勻優(yōu)化模型,然后以某水電工程的施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的資源需求為依據(jù)分別對(duì)項(xiàng)目的最大費(fèi)用、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)方差以及利息損失等參數(shù)利用遺傳法(ga)和模擬退火遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。研究表明:saga可促進(jìn)水電工程施工資源的均衡優(yōu)化配置,利用該方法可對(duì)項(xiàng)目的最佳開(kāi)工時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整并以此提高資源的優(yōu)化配置；所構(gòu)建的優(yōu)化模型可有效提高資源優(yōu)化的計(jì)算效率,具有較強(qiáng)的適用性和可靠性。

介紹了當(dāng)前巖土工程中模型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展?fàn)顩r,模型實(shí)驗(yàn)中的相似關(guān)系、分類和檢測(cè)技術(shù),以及模型實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

常規(guī)dcd(dynamiccanonicaldescent)算法具有全局優(yōu)化能力且無(wú)需考慮目標(biāo)函數(shù)的可微性,只要預(yù)先定義優(yōu)化空間即可,但是該算法的收斂速度有限,為此提出了變參數(shù)dcd算法,并建立了其相應(yīng)的算法迭代格式。在數(shù)值試驗(yàn)和工程應(yīng)用中將該變參數(shù)dcd算法與常規(guī)的dcd算法進(jìn)行比較,其結(jié)果均表明:變參數(shù)dcd算法在全局優(yōu)化能力和收斂速度上找到了一個(gè)均衡點(diǎn),該算法不僅具有dcd算法的全局優(yōu)化能力,而且收斂時(shí)所需的目標(biāo)函數(shù)評(píng)估次數(shù)少,在優(yōu)化過(guò)程中該算法展示出了穩(wěn)定性強(qiáng)且優(yōu)化結(jié)果可靠度高的一面。

遺傳算法在巖土工程反演問(wèn)題中的應(yīng)用——綜述了巖土工程反演的基本過(guò)程，并在介紹遺傳算法研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，將遺傳算法與傳統(tǒng)優(yōu)化算法進(jìn)行比較，然后給出幾種遺傳算法的改進(jìn)策略，同時(shí)介紹了遺傳算法在巖土工程反演領(lǐng)域中經(jīng)常使用的幾種改進(jìn)方法，最后通過(guò)實(shí)例...

綜述了巖土工程反演的基本過(guò)程,并在介紹遺傳算法研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,將遺傳算法與傳統(tǒng)優(yōu)化算法進(jìn)行比較,然后給出幾種遺傳算法的改進(jìn)策略,同時(shí)介紹了遺傳算法在巖土工程反演領(lǐng)域中經(jīng)常使用的幾種改進(jìn)方法,最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了遺傳算法是求解巖土工程反演問(wèn)題的有效方法。

數(shù)值模擬方法是評(píng)價(jià)地下水水質(zhì)、模擬自然界一些水文地質(zhì)過(guò)程中發(fā)生和發(fā)展的主要手段之一.geo-slope是目前國(guó)際上比較盛行的、且被水文工作者認(rèn)可的巖土工程設(shè)計(jì)軟件,它具有強(qiáng)大的模擬功能.該文采用該軟件的二維地下水流和溶質(zhì)運(yùn)移的模擬評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)可視化功能,模擬貴陽(yáng)大壩地區(qū)的地下水流情況,通過(guò)對(duì)模型的校正,取得了比較滿意的結(jié)果.所構(gòu)建模型,能較好地反映出當(dāng)?shù)氐漠?dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件.運(yùn)用該水質(zhì)模型,可在一定程度上預(yù)測(cè)大壩地區(qū)地下水水質(zhì)的變化.

在介紹邊界元法基本原理的基礎(chǔ)上,著重對(duì)邊界元法在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀作了敘述和分析,并對(duì)起其發(fā)展趨勢(shì)作了探討。所得結(jié)論可供相關(guān)研究人員參考。

geo—slope在巖土工程地下水中的模擬應(yīng)用——數(shù)值模擬方法是評(píng)價(jià)地下水水質(zhì)、模擬自然界一些水文地質(zhì)過(guò)程中發(fā)生和發(fā)展的主要手段之一．geo—slope是目前國(guó)際上比較盛行的、且被水文工作者認(rèn)可的巖土工程設(shè)計(jì)軟件，它具有強(qiáng)大的模擬功能．該文采用該軟件的二維...

工藝系統(tǒng)中需要加入新物流、現(xiàn)存的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要改動(dòng)、換熱網(wǎng)絡(luò)有較大的能量回收潛力,這些都是換熱網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行改造的原因。本文基于非等溫混合分級(jí)超結(jié)構(gòu),建立了換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造的minlp數(shù)學(xué)模型,同時(shí)考慮了改造后的公用工程費(fèi)用、新增換熱器的費(fèi)用、原有換熱器新增面積的費(fèi)用、新增動(dòng)力設(shè)備的費(fèi)用。將用于換熱網(wǎng)絡(luò)綜合的分級(jí)超結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)要的改進(jìn),增加了一些和現(xiàn)存設(shè)備相關(guān)的限制條件和二元變量。通過(guò)對(duì)現(xiàn)存換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,充分的利用原有的換熱設(shè)備和換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),基于ga/sa算法求解可得到優(yōu)化改造的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實(shí)際算例的計(jì)算結(jié)果和文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比表明,本文得到的改造方案用較少的投資,實(shí)現(xiàn)了較多的公用工程節(jié)省,新增設(shè)備費(fèi)用的靜態(tài)投資回收期為0.53年,為換熱網(wǎng)絡(luò)改造提供了好的可行方案。

以洪家渡水電站為例,探討了模擬退火粒子群算法(sapso)在水電站中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用方法及效果。結(jié)果表明:該算法可以求解具有復(fù)雜約束條件的非線性水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題,并具備求解精度高、收斂速度快的優(yōu)點(diǎn),為解決水電站中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題提供了一種有效的方法。

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