基于支持向量机的结构损伤分步识别研究

支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,能够较好地解决小样本的学习问题。本文介绍了支持向量机分类和回归算法,提出了基于支持向量机的结构损伤分步识别方法:以模态频率作为损伤特征,首先根据支持向量机分类算法的概率估计确定可能的损伤位置,重新构造训练样本,然后利用支持向量机回归算法计算损伤位置;最后估计损伤程度。以梁的损伤识别为例进行了验证,结果表明该方法可以提高损伤识别的精度。     

岩溶围岩分级初步探讨

岩溶隧道施工中多处遇各种形态岩溶,通常应根据开挖情况对原设计围岩级别作调整,从而提出岩溶围岩级别划分问题。对岩溶围岩级别的几个基本概念进行解释,提出以“岩溶发育程度修正系数”为核心的岩溶围岩分级模型和建议标准,以武隆隧道横洞段为例进行应用探讨。实践证明,本方法分级结果与隧道施工实际基本相符。本方法因考虑了岩溶发育的可能性及岩溶形态等综合因素,是原分级方法基础上针对岩溶围岩的修正,其分级结果比较接近施工实际,但尚需大量工程实践验证。     

基于LSTM-GAN的无人机飞行数据异常检测算法

飞行数据的异常检测是保障无人机飞行安全的关键。为了提升异常检测的准确率,以更好地构建无人机飞行数据正常样本的数据模式,提出了一种基于长短时记忆网络（LSTM）和生成对抗网络（GAN）的异常检测算法。设计了由生成网络、判别网络和重构网络组成的循环学习网络,同时为了避免网络学习产生梯度爆炸的风险,设计了一种由两个判别损失函数与一个重构损失函数相结合的目标损失函数。实验结果表明,LSTM-GAN异常检测算法均优于K-means、单类支持向量机、LSTM和Auto-Encoder算法的异常检测性能。LSTM-GAN比LSTM异常检测的准确率提高2.2%。     

基于LS-WSVM的光纤陀螺漂移辨识

提出了一种最小二乘小波支持向量机(LS-WSVM)的光纤陀螺的漂移辨识算法.该方法将Mexihat小波函数作为核函数,与最小二乘支持向量机(LS_SVM)相结合建立起通用模型;用光纤陀螺漂移数据训练通用模型,从而得到该光纤陀螺的漂移模型.并用F法则检验了该模型的适应性.试验表明,在相同条件下,与基于Gauss核函数的最小二乘支持向量机模型相比,该模型拥有更高的辨识精度.证明了用最小二乘小波支持向量机对光纤陀螺的机漂移辨识是合适的,有效的.     

基于网格搜索的支持向量机砂土液化预测模型

在使用支持向量机对砂土液化进行预测时,不可避免地会遇到惩罚因子和核函数参数如何选取的问题,目前还没有确定这两个参数的选择模式,解决这一问题比较常用的办法有经验公式法、遗传算法和网格搜索法.对此本文基于网格搜索方法,使用LIBSVM软件包,寻找砂土液化训练样本的结构风险最小值所对应的支持向量机最优参数;使用最优参数,建立了支持向量机砂土液化预测模型.研究结果表明:预测样本的正确率可达87.5%,而且预测结果稳定;同时通过比较BP神经网络的砂土液化预测情况,可知支持向量机有更好的泛化能力,收敛速度也更快.     

隧道围岩变形破坏概率的SVM分析方法

以隧道周边收敛为准则构建了隧道围岩稳定功能函数的通用形式,分析指出了该形式在复杂地层隧道中的具体解析表达及其破坏概率求解方面存在的困难。引入具有较好拟合与预测能力的支持向量机(SVM)理论,建立了隧道周边收敛变形与岩体物理力学参数解析关系的高精度近似表达式,导出了其相应的功能函数。将该功能函数嵌入以验算点和可靠性指标收敛为目标、循环迭代、逐步逼近的响应面求解思路中,构建了在变形准则下的隧道围岩破坏概率分析步骤,形成了一种效率较高的新算法。采用该方法分析了某隧道围岩变形破坏问题,与Monte-Carlo法对比得出,该方法计算量远小于Monte-Carlo法,计算结果与其相对差值仅为2.42%。     

基于支持向量回归机的陀螺漂移预测模型

为了预测某导弹陀螺漂移趋势,以该陀螺漂移角速度时间序列为对象,建立了基于支持向量回归机的预测模型。针对该预测模型的特点,提出了支持向量预选取的模型优化方法。基于ε不敏感损失函数的支持向量回归机具有稀疏性,其结构由支持向量决定。因此从训练样本集中预选出有可能成为支持向量的样本,精简样本规模是提高该类支持向量回归机训练和预测效率的有效方法。针对该类支持向量回归机从分类和回归两个角度分析了支持向量的几何特征,提出了核函数空间免疫聚类的支持向量预选取方法并用于某导弹陀螺漂移预测模型的数据预处理。仿真结果表明优化后的预测模型运算量小、建模速度快,精度高。     

基于改进粒子群相关向量机电机轴承故障诊断

为了提高电机轴承故障的诊断准确率,克服支持向量机与传统粒子群算法的缺点,提出了改进粒子群算法优化相关向量机算法的电机轴承故障诊断方法。通过小波包能量熵来提取故障特征量从而选取合适的特征量来表征故障的类型,提高了故障诊断的速度。利用改进的粒子群算法优化相关向量机的核函数参数,建立了分类器用于电机轴承故障的类型识别。仿真实验结果表明:与传统粒子群优化的相关向量机算法相比,改进粒子群优化的相关向量机算法对电机轴承故障分类的准确率提高了2%～4%;分类结果表明,与传统粒子群的支持向量机算法相比,改进粒子群优化的相关向量机算法具有更好的分类效果,准确率提高了4%～8%。     

基于支持向量机替代模型的可靠性分析

建立了基于支持向量机回归算法和分类算法的替代模型可靠性分析方法,与蒙特卡罗法结合,采用拉丁超立方抽样技术,进行隐式极限状态函数的可靠度计算。讨论了相关参数对支持向量机模型性能的影响,并通过遗传算法进行参数优化,为支持向量机模型的参数选择提供了依据。研究了不同训练样本数量对支持向量机模型预测值精度的影响,进一步证实了支持...     

基于支持向量机的锈蚀混凝土梁承载力计算

采用电化学腐蚀的方法加速梁内钢筋锈蚀,使用分级加载方案对受腐蚀钢筋混凝土梁进行了抗弯承载力试验研究,获得了20根不同锈蚀率的钢筋混凝土梁承载力极限值.使用现有的试验数据构成训练样本对,供支持向量机进行预学习.在机理建模方法中,基于线性核函数分别获得了分段式和整体式的回归公式;在黑箱建模方法中,基于径向基核函数获得了黑箱预测模型.通过将预测结果和本文试验值进行对比,验证所提出的基于支持向量机的受腐蚀混凝土梁承载能力预测方法有效性;并将预测结果与其它回归公式对比,表明所提出的预测方法具有预测精度高、适用范围广和预测策略多等优点.     

关于用岩体分类预测TBM掘进速率AR的讨论

以Maen、Pieve、Cogolo和Varzo 4条隧道为例,本文分析说明了岩体质量分类系统不能预测TBM净掘进速率PR的原因:由于影响岩体可掘进性的因素与影响岩体质量的因素不一样,且岩体质量分类系统多采用半定性半定量的评分形式描述岩体条件,故岩体的质量分数值与TBM的净掘进速率PR很难有一一对应的关系。因此,岩体质量分类系统和基于此的预测模型不能够用来预测TBM的净掘进速率PR。根据TBM施工隧道岩体分类的目的及TBM施工的特点,提出预测TBM净掘进速率PR的岩体分类系统应与评价岩体稳定的岩体分类系统分开进行。用岩体可掘进性分类系统预测净掘进速率PR,用岩体质量分类系统预测TBM利用率U,从而计算出TBM的掘进速率AR。     

边坡岩体质量分级的模糊层次分析

基于深度测量压入方法，以材料试验机Instron 5848 Microtester作为加载平台，外接高分辨力位移传感器，设计专用夹具，开发出该材料试验 机的宏观压入功能. 研究发现：对于机架柔度，无需再进行修正；对于压针接触面积， 可用相关的方法计算. 采用Oliver-Pharr方法处理测试数据，可获得材料的 硬度和弹性模量. 为了验证试验的可靠性，选用5种典型金属材料，将宏观压入测试结果与 MTS Nano Indenter XP测试结果进行对比，二者基本一致，其分散性均在10{\%}以内. 显示了开发传统材料试 验机宏观压入测试功能的可行性.     

岩体中饱和渗流应力耦合模型研究进展

在大坝渗流与控制、各种水工隧洞和交通隧道以及地下各种洞室开挖、采矿工程与油藏开采中的水力劈裂、 岩坡和坝基的稳定性研究等领域中经常会遇到岩体的饱和渗流应力耦合问题.本文对这些领域中的渗流应力耦合问题分为6种力学模型: 等效连续介质模型、 裂隙网络模型、 双重介质模型、 断裂力学模型、 连续损伤力学模型和统计模型.前3种主要从经典的黏弹塑性本构着手考虑, 着重对渗流场的处理, 后3种则是从考虑岩体在耦合作用下发生损伤破裂行为方面切入, 着重于岩体结构内部发生质的改变带来的更加复杂的耦合效应.对这些模型进行了详细的介绍, 指出了这些模型的优缺点与适用范围, 给出了一些有代表性的研究成果, 并对该研究领域中未来的研究方向进行了展望.     

干旱区花岗岩体中地下坑道渗水的逻辑信息法评价

本文采用逻辑信息法对某干旱区花岗岩体中的地下坑道渗水进行了研究。对影响地下坑道渗水的因素进行了分析,确定了可能与地下坑道渗水相关的11个影响因子,并根据场地地下坑道渗水特征,将渗水严重程度分成4个级别,建立了所研究场地地下坑道渗水预测评价的逻辑信息法模型,得到了不同影响因子的权重。从计算得到的影响因子的权重可以看出,围岩岩性、裂隙发育特征及地下坑道垂直正上方地表附近的地貌等因素对地下坑道渗水都有明显影响。并用所建立的模型对研究场地进行了分区评价。     

岩质边坡稳定性评价的粗糙集－支持向量机方法

结合粗糙集和支持向量机两种智能算法,建立了基于粗糙集与支持向量机的岩质边坡稳定性评价模型。首先根据有限的经验数据建立属性决策表,通过属性约算法找出影响边坡稳定性的关键因素;然后将所提取的关键信息训练支持向量机。本文以铁路沿线边坡为例,进行边坡稳定性验算,结果表明算法能有效降低边坡稳定性影响因素集数据维数及支持向量机的复杂程度,提高训练速度和泛化能力。     

2021-07期目录

在陈宗基院士关于地下硐室长期稳定性力学问题研究的基础上,采用Sadovsky院士关于复杂地质岩体的等级构造学说,围绕深部岩体非均匀构造与封闭应力固有的统计力学属性,研究了岩体非均匀变形与封闭应力特性,以及深部硐室围岩的长期稳定性等两个力学问题。给出了岩体非均匀构造与封闭应力的数学表征;根据质量守恒定律得到了计算深部硐室围岩长期变形的一般公式;得到了围岩变形中劈裂扩容变形占主要部分的结论,并且阐明了深部围岩卸荷时更易出现劈裂破坏的原因。给出了劈裂破坏形态的演进序列与扩容位移的计算方法。将围岩松动圈范围、破裂区位置和边壁位移的计算结果与锦屏一级电站厂房现有监测数据进行了对比,两者相当吻合。     

Zonal disintegration of surrounding rock mass around the diversion tunnels in Jinping II Hydropower Station, Southwestern China

By means of numerical simulation, the special phenomenon of zonal disintegration of surrounding rock mass around the diversion tunnels of Jinping II Hydropower Station is analyzed in this paper. In order to model the growth and coalescence of cracks within rock mass in Jinping II Hydropower Station, the weak-element is adopted. When cracks coalesce, failure of deep crack-weakened rock masses occurs and fractured zone is formed. The present result is different from the one obtained by the traditional elasto-plastic theory. The numerical results show that the slip-line zonal fracture is created within rock mass around the diversion tunnels in Jinping II Hydropower Station. Meanwhile, the magnitude and distributions of fractured zones are determined by numerical simulation. It is shown that the present results are in good agreement with the one observed by model tests. Through sensitivity analysis, the effects of stress condition, cohesion and the angle of internal friction on the phenomenon of zonal disintegration is determined.     

岩体渗透结构类型的划分及其渗透特性研究

提出了一种计算二维有限变形弹塑性摩擦接触问题形状设计灵敏度的算法. 采用主动 集策略和mortar方法处理接触边线上的约束条件. 在mortar接触边线的切线和法线方向上 采用相同的名义罚函数,提出基于名义罚函数的移动摩擦锥算法来正则化接触约束条件,发 展了一种新的二维多体有限变形摩擦接触算法. 在此基础上, 通过将离散形式的摩擦接触问题 控制方程对形状设计变量微分,得到了该路径相关问题的直接微分法解析设计灵敏度 计算格式, 其节点位移灵敏度方程在每个增量步不用迭代、直接求解. 与国际上现有 的二维多体有限变形摩擦接触问题的解析设计灵敏度算法相比,本算法不需分 解为法向和切向推导,表达式较简洁,便于编程实现. 数值算例验证了算法的精度 和有效性.     

基于突变理论深埋硬岩隧道的失稳分析

在分析隧道开挖引起围岩扰动和损伤的基础上,运用突变理论探讨了深埋硬岩隧道失稳的机理;基于势能原理,建立了深埋硬岩隧道失稳的尖点突变模型,导出了失稳的力学判据条件。结果表明:深埋硬岩隧道的失稳不仅受岩体特性及所受载荷的影响,而且与围岩中弹性区刚度和塑性区刚度的比值有关;开挖过程中,围岩受扰动和损伤程度越大,岩体完整性系数越小,力学参数指标弱化程度越高,塑性区范围越大,刚度比越小,围岩系统发生失稳的可能性就越大。工程实例分析表明,分析结果与实际经验基本一致;研究成果可为预防隧道失稳、采取合理的施工工艺和支护措施提供参考依据。