巖土工程非線性優(yōu)化反演模型在ABAQUS中的應(yīng)用

巖土工程受力變形演化是一個(gè)典型的非線性問(wèn)題,其演化的高度非線性和復(fù)雜性,很難用簡(jiǎn)單的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型描述,但可用粒子群優(yōu)化徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)巖土工程應(yīng)力、位移非線性時(shí)間序列進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。網(wǎng)絡(luò)徑向基層的單元數(shù)通過(guò)均值聚類法確定后,所有其它參數(shù):中心位置、形狀參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)權(quán)值,均通過(guò)粒子群優(yōu)化算法在全局空間優(yōu)化確定。工程實(shí)例應(yīng)用表明,該模型預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、精度高,有良好的應(yīng)用前景。

巖土工程主要研究巖體與土體的工程問(wèn)題,包括地基基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等,由于巖體和土體一般是不連續(xù)介質(zhì),目前非線性有限元已經(jīng)是研究工程中非線性問(wèn)題較為有效的工具之一。

參數(shù)反演是工程結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容,而位移對(duì)參數(shù)的靈敏度計(jì)算是其關(guān)鍵,巖土的非線性模型參數(shù)的敏感性分析是其中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。以duncan-change-b模型為基礎(chǔ),引入應(yīng)力空間下的自然坐標(biāo)系,分解應(yīng)力球量和應(yīng)力偏量,推導(dǎo)出位移對(duì)模型參數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的數(shù)值計(jì)算公式,并通過(guò)算例驗(yàn)證。從而在此基礎(chǔ)上對(duì)該模型參數(shù)在土石壩有限元計(jì)算中的敏感性進(jìn)行深入分析。

灰色系統(tǒng)理論在巖土工程領(lǐng)域的許多方面已得到廣泛的應(yīng)用，并取得了一系列成果，但在地下工程中的應(yīng)用成果尚少。具體應(yīng)用實(shí)踐表明，線性dgm（2，1）模型、非線性verhulst模型模擬預(yù)測(cè)地下工程圍巖變形比一般回歸分析效果好。dgm（2，1）和verhulst模型不僅具有較高的精度，而且可方便地預(yù)測(cè)出圍巖變形的最終位移，為地下工程信息化設(shè)計(jì)、施工提供更加準(zhǔn)確的信息。

針對(duì)非線性系數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響進(jìn)行了仿真試驗(yàn)研究,總結(jié)了該系數(shù)的合理取值范圍及其規(guī)律,提高了bp網(wǎng)絡(luò)在具體工程中的實(shí)用性。通過(guò)在巖土工程中的實(shí)踐證明,按照本文給出的規(guī)律對(duì)非線性系數(shù)進(jìn)行取值,能夠明顯地提高網(wǎng)絡(luò)的收斂速度及收斂精度

ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用

巖土非線性流變本構(gòu)模型的辨識(shí)算法研究——從巖土非線性流變本構(gòu)模型通式——p.perzyna方程出發(fā)，研制了巖土工程圍巖流變本構(gòu)模型辨識(shí)用有限元計(jì)算程序evp2d，并將其和均勻設(shè)計(jì)(ud)法結(jié)合，獲得了用于ann辨識(shí)模型訓(xùn)練用的具有豐富本構(gòu)信息的全局性輸入輸出有效...

通過(guò)對(duì)道路改造項(xiàng)目中碎石運(yùn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)分析,以項(xiàng)目改造碎石運(yùn)輸費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù),建立非線性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并為該模型設(shè)計(jì)求解方案;運(yùn)用matlab軟件編程求解,計(jì)算出碎石運(yùn)輸?shù)淖钚≠M(fèi)用.

flac在巖土工程參數(shù)反演中的應(yīng)用——以施工期監(jiān)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，在正交設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，選定反演參數(shù)與水平，采用二維顯式差分法flag進(jìn)行彈塑性位移反分析。接正交設(shè)計(jì)表進(jìn)行多個(gè)方案的開(kāi)挖與模擬計(jì)算，用正交設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果訓(xùn)練人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、建立位移目標(biāo)函...

針對(duì)巖土及地下工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),基于修整后的位移型reissner泛函中引入獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)場(chǎng)的變分原理,轉(zhuǎn)動(dòng)場(chǎng)采用結(jié)點(diǎn)真實(shí)轉(zhuǎn)角來(lái)插值。結(jié)合平面四結(jié)點(diǎn)單元討論了有效附加非協(xié)調(diào)位移的合理形式,引入適用于任何四邊形單元的非協(xié)調(diào)位移函數(shù),建立了一種帶轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的平面四結(jié)點(diǎn)內(nèi)參型非協(xié)調(diào)元模型,給出了相關(guān)數(shù)值計(jì)算列式。四結(jié)點(diǎn)單元能通過(guò)分片檢驗(yàn),并易于與帶轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的梁?jiǎn)卧嗳?對(duì)若干算例及地下隧洞工程實(shí)例計(jì)算的數(shù)值結(jié)果表明,采用所建的計(jì)算模型,具有較高的計(jì)算精度,為巖土及地下工程結(jié)構(gòu)計(jì)算提供了一種理想的數(shù)值分析方法。

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。

運(yùn)用量化記憶模型,將土工建筑物的動(dòng)力真非線性分析中滯回圈上任意點(diǎn)的塑性模量映射為簡(jiǎn)單的分段線性關(guān)系,通過(guò)量化記憶和插值計(jì)算無(wú)量綱距離δ,進(jìn)而確定塑性模量,從而使土工建筑物的動(dòng)力真非線性分析簡(jiǎn)單易行。量化記憶(以下簡(jiǎn)稱sm)模型先以彈塑性理論為基礎(chǔ),將單調(diào)加載情況下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的非線性剪切模量映射為量化模量在幾何空間上的分段線性分布,再以masing準(zhǔn)則為基礎(chǔ),在循環(huán)加載情況下,對(duì)這種簡(jiǎn)化的幾何分布進(jìn)行變化調(diào)整,使其生成非線性變化的剪切模量。將非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性問(wèn)題進(jìn)行處理,大大簡(jiǎn)化了非線性計(jì)算的復(fù)雜性。通過(guò)對(duì)某筑壩爆破料動(dòng)力三軸試驗(yàn)曲線的擬合,可以看出量化記憶模型能很好地模擬土的滯回特性。

監(jiān)測(cè)物理量預(yù)測(cè)模型的建立是大壩安全監(jiān)測(cè)分析中的重要問(wèn)題。文中研究了基于參數(shù)優(yōu)化的組合預(yù)測(cè)模型最優(yōu)權(quán)的求解方法,并結(jié)合清江隔河巖水利樞紐副壩位移的實(shí)際監(jiān)測(cè)資料驗(yàn)證了該方法的合理性,為大壩監(jiān)測(cè)資料的分析提供了一條有效途徑。

本文主要研究了發(fā)酵過(guò)程中的非線性模型。由商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)得到的柏拉圖糖度下降值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)可以得出一個(gè)s形邏輯函數(shù),方程中的四個(gè)發(fā)酵參數(shù),即原終和真濃以及這個(gè)曲線的斜率和中點(diǎn)均由最小殘差平方法得到。酵母的接種時(shí)間對(duì)發(fā)酵沒(méi)有影響(p>0.05),起始溫度能增加發(fā)酵速度(p<0.05),同時(shí)能降低達(dá)到發(fā)酵中點(diǎn)的時(shí)間(p<0.001),發(fā)酵起始溫度正向影響啤酒真濃值(p<0.001)。本論文第一次說(shuō)明了預(yù)測(cè)函數(shù)的預(yù)測(cè)區(qū)間結(jié)構(gòu),指出了發(fā)酵過(guò)程的預(yù)測(cè)偏差。本論文所用統(tǒng)計(jì)技術(shù)可以用來(lái)做發(fā)酵過(guò)程多方面的結(jié)果分析,例如能夠預(yù)測(cè)當(dāng)任何一個(gè)參數(shù)變化時(shí)酵母的增值倍數(shù)。這些技術(shù)可以用來(lái)通過(guò)統(tǒng)計(jì)四個(gè)發(fā)酵參數(shù)(如原濃、真濃、發(fā)酵曲線的斜率以及中點(diǎn))的變化而了解發(fā)酵過(guò)程的變化(如溫度、酵母和原濃),同時(shí)還可以用來(lái)評(píng)估不同的發(fā)酵過(guò)程,比如用一個(gè)新菌種發(fā)酵或用更高濃度的麥汁發(fā)酵。

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

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。

提出用零長(zhǎng)度截面單元模擬施工縫,并基于纖維模型推導(dǎo)了單元?jiǎng)偠染仃?給出完整的單元描述。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出用以模擬帶縫柱的纖維桿元模型,即由一個(gè)非線性梁柱子單元端部附加零長(zhǎng)截面子單元組成。通過(guò)opensees非線性分析軟件平臺(tái),建模分析了鋼筋混凝土帶縫柱在擬靜力試驗(yàn)下的非線性反應(yīng)行為,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該模型的有效性,為以后在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的非線性分析中考慮施工縫的影響提供依據(jù)。

土體非線性模型的分段切線模量研究——結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于原鄧肯非線性模型，建立了土體達(dá)到抗剪強(qiáng)度之前分段切線模量的非線性模型，曲線包括向上彎折和向下彎折2種，均由兩折線組成．硬化型曲線一般可用向下彎折的折線進(jìn)行擬合，而軟化型且剪脹比較明顯的...

黏土非線性模型的改進(jìn)切線模量——切線模量描述是土體非線性模型中的一個(gè)基本問(wèn)題。首先，引入“半值強(qiáng)度指數(shù)”概念建立了土體應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)特征方程，分析了雙曲線應(yīng)力應(yīng)變模型的數(shù)學(xué)缺陷。接著，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提出了土體應(yīng)力應(yīng)變曲線的控制微分方程，...

提出一種線性/非線性時(shí)間序列模型的一般表達(dá)式(gnar),論述其線性和非線性特性.對(duì)3種典型的非線性、非平穩(wěn)時(shí)間序列進(jìn)行試驗(yàn)及應(yīng)用研究.將樣本數(shù)據(jù)分成訓(xùn)練集和測(cè)試集,在訓(xùn)練集上建立gnar模型,采用最小二乘方法以及結(jié)合預(yù)測(cè)誤差的修正aic準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)其參數(shù)估計(jì)和模型定階.在測(cè)試集上進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)而驗(yàn)證模型.結(jié)果表明該模型對(duì)3組數(shù)據(jù)跟蹤性能良好,預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精度優(yōu)于傳統(tǒng)時(shí)序模型,因此該模型有良好的適應(yīng)性和有效性,能應(yīng)用于工程實(shí)際.