面载荷识别的TSVD正则化方法

线性系统的响应可以表示为单位脉冲响应函数与动态载荷的卷积分,经离散后得到载荷识别反问题。引入TSVD正则化方法处理反问题的不适定性,对不同噪声的实测响应进行了面载荷的反演求解,并对识别精度做出了分析。算例表明,TSVD正则化方法对响应误差的适应性强,识别精度高。     

时域内多源动态载荷的一种计算反求技术

载荷在时域内可用一系列脉冲或阶跃的核函数来表示,系统的响应是载荷与核函数相对应响 应的卷积分. 在线性时不变的假设下,对系统动力响应的卷积分进行离散,并在此 基础上分析载荷识别反问题的不适定性. 针对测量的响应数据中存在噪声时载荷识 别的困难,探讨了稳定近似识别载荷的一些方法,包括零相位滤波技术、几种正则 化方法和优化策略. 数值仿真算例表明,所述的载荷识别方法能够在响应数据含 有噪声的情况下,有效稳定地实现多源动态载荷的重构.     

基于有限元法-正则化的弹性模量反求算法研究

生物组织的病变往往导致其物理特性的变化,研究生物组织的物理特性变化对诊断生物组织病变与否能够提供参考.本文提出了根据已知生物组织部分边界位移信息、外部载荷、边界条件和有限元模型,利用正则化方法反求弹性模量的方法.首先将求解弹性模量问题描述成一个力学反问题,建立逆系统辨识的数学模型,并应用正则化原理建立生物组织弹性模量反求算法.最后利用仿真算例验证了算法的有效性,并结合图像识别技术试验获取对象部分边界位移信息,反求其弹性模量,证明了本文反求方法的可行性.     

微分方程反问题的梯度正则化法

本文在微分方程反问题研究当前发展状况的基础上,提出了一种求解微分方程反问题的比较统一的方法——梯度正则化法。该方法将反问题的求解分为两个主要部分,一是展开以求补充条件对未知参数的梯度矩阵,二是正则化以解不适定的线性方程组。梯度正则化法从反问题的共性入手,未附加任何特殊的约束,所以可以适用各种类型的反问题,且在求解时不受空间维数的限制。     

一种时域载荷识别数值算法及其不适定性研究

某结构在试验中,经历了持续时间很短的出水过程,试验中获得了该状态下关键位置响应的时间历程,需进行结构试验环境适应性分析。本文将杜哈梅卷积积分离散化,推导了时域内载荷与响应之间的传递函数矩阵;基于该传递矩阵的逆运算发展了一种时域内载荷识别方法,该方法在数值仿真过程中往往出现累计误差过大导致不收敛的现象,研究分析发现这属于反问题中典型的不适定性问题,并采用最速下降法有效克服了该不适定性问题;同时还考察了该算法在不同信噪比下的识别精度。研究结果表明,正弦、随机、半正弦冲击等多种载荷均获得了较准确的识别结果。本文提出的方法便于复杂工程结构有限元模型的应用。     

含水层参数识别的正则化方法

采用正则化最小二乘方法研究了含水层参数识别问题．通过合理选取正则化参数能够解决参数识别中的不稳定问题．同时通过合理布置水头观测点的位置和补充流量条件解决了参数识别中的唯一性问题．数值计算结果表明,在水头观测误差为1cm～2cm的条件下,参数识别结果的误差不超过1％．     

基于正则化等效源模型的航空重力梯度测量信息降噪方法

航空重力梯度测量能获取重力梯度的多个分量,在保证各梯度分量内部固有约束条件下降低测量噪声,是一个巨大的挑战.为提高航空重力梯度测量精度,提出一种基于正则化等效源模型的测量降噪方法.根据矩形棱柱体与重力梯度之间的关系构建了等效源线性方程组,针对该方程组可能存在病态性的问题,引入截断奇异值TSVD和Tikhonov正则化的...     

基于遗传算法的混凝土三维非稳态温度场反分析

大体积混凝土结构施工期间的合理温度控制问题非常重要,而精确进行温度计算所需的一些材料参数往往不易直接测得,需要根据一些易测得的量进行反求。本文基于三维瞬态温度场有限元求解理论与反问题理论,建立了混凝土三维瞬态温度场反问题求解数值模型。运用遗传算法寻求非线性反演问题全局最优解,只需要若干点温度实测值便可实现混凝土多个热学参数如绝热温升、导温、导热系数及热交换系鼓等的同时反演,算例对本文反演方法的反演精度及数值稳定性给出了满意的证明。     

基于1范数正则化的模型修正方法在结构损伤识别中的应用

以基于灵敏度分析的有限元模型修正方法为基础,提出了一种基于1范数正则化过程的结构损伤识别方法。通过与以Tikhonov正则化为代表的二次型正则化过程相比较,本文的理论分析表明1范数正则化方法在迭代计算过程中能根据上一迭代步损伤识别结果自适应地调整正则化项中的损伤参数权系数,从而显著改善了Tikhonov正则化识别结果过度光滑的缺陷,更利于识别结构的局部损伤。为解决引入1范数造成的数值计算困难,文中还对基于1范数正则化的模型修正算法进行了改进。以二维框架模型为例的损伤识别数值模拟表明：1范数正则化方法与模型修正方法相结合可以有效抑制实测模态参数中噪声的影响,体现出较好的鲁棒性;在模态噪声水平达到10%的情况下,仍能有效抑制噪声干扰,凸显结构局部损伤位置,准确识别损伤程度。     

双相介质参数反演的遗传算法

研究遗传算法在双相介质材料参数反演中的作用.将一维双相介质在动载荷下的表面位移响应的计算值与实测值进行拟合,以最小方差作为目标函数,把双相介质参数反演问题归结为非线性多峰函数的最优化问题.全局最优解的求解采用多点并行搜索的遗传算法,克服了传统梯度爬山法难于求得全局最优的困难.算例表明了遗传算法的可行性和稳健性.     

最优化问题全局寻优的混合遗传算法

把BFGS方法作为一个与选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到浮点编码遗传算法中,得到一种基于BFGS方法和浮点编码遗传算法的混合计算智能算法．该方法兼顾了遗传算法和BFGS方法两者的长处,既有较快的收敛速度,又能以非常大的概率求得最优化问题全局解．数值结果表明,混合方法是求解优化问题的一种有潜力的智能算法．     

建立在同伦基础之上的一种非线性分析方法

本文描述了一种新的，不依赖于小参数的非线性分析方法，并分析，比较了该方法与摄动展开方法的优缺点，本文所述方法建立在拓扑的同伦理论之上。彻底抛弃了摄动方法的小参数假设，从而可以求解更强的非线性问题，特别是那些不含小参数的非线性问题。     

SELECTION OF OBJECTIVE FUNCTIONS AND APPLICATION OF GENETIC ALGORITHMS IN DAMPING DESIGN OF PIPE SYSTEM

The vibration failure of pipe system of aeroengine seriously influences the safety of aircraft. Its damping design is determined by the selection of the design target, method and their feasibility. Five objective functions for the vibration design of a pipeline or pipe system are introduced, namely, the frequency, amplitude, transfer ratio, curvature and deformation energy as options for the optimization process. The genetic algorithms (GA) are adopted as the optimization method, in which the selection of the adaptive genetic operators and the method of implementation of the GA process are crucial. The optimization procedure for all the above objective functions is carried out using GA on the basis of finite element software-MSC/NASTRAN.The optimal solutions of these functions and the stress distribution on the structure are calculated and compared through an example, and their characteristics are analyzed. Finally we put forward two new objective functions, curvature and deformation energy for pipe system optimization. The calculations show that using the curvature as the objective function can reflect the case of minimal stress, and the optimization results using the deformation energy represent lesser and more uniform stress distribution. The calculation results and process showed that the genetic algorithms can effectively implement damping design of engine pipelines and satisfy the efficient engineering design requirement.     

处理一种非线性问题迭代法的计算机方法

本文依非线性问题的积分方程组,按迭代法得出一般迭代表达式.由此,任意次迭代解的所有待定系数可用计算机计算,使研究复杂的非路性问题成为可能.     

基于遗传算法和梯度算法压电层合结构的最优形状控制

基于压电层合结构的有限元方程,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元分析程序(MPFEMP).以该程序为计算基础,采用遗传算法和一阶梯度优化算法,以压电片尺寸为设计变量,以压电层合梁和板的预期位移或最小重量为目标函数,给定初始变量和适应度函数,通过循环迭代MPFEMP计算程序,研究了多点控制的压电层合梁板结构的形状最优控制.结论对比分析证明了两种优化方法分析压电层合结构的有效性,同时,对复杂多层智能结构的最优形状控制和主动控制研究具有一定的参考价值.     

Identification of several impulsive loads on a plate

The paper presents a method to identify a system of several nonstationary independent transverse loads on a rectangular plate of medium thickness. The input data for solving the inverse problem are time-dependence of displacements or strains given at some points of the plate. Examples of numerical calculations to identify two or three loads are presented. The deformation of plates is modeled using a refined Timoshenko theory. Tikhonov’s regularizing algorithm is used to solve the Volterra equations for the unknown loads __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 43, No. 7, pp. 90–97, July 2007.     

改进的速度迭代弹塑性大变形动力半显式算法

提出了基于速度迭代的弹塑性大变形动力半显式算法,并且在此基础上采用拟弯曲膜单元,结合有模卸载方式数值模拟了U形弯曲以及S形导轨回弹过程,着重比较了动力半显式算法与动力显式算法和实验的回弹结果.给出了动力半显式算法的迭代格式和收敛标准.     

自由-自由运行体系动态载荷反演问题研究

对自由-自由运行体系动态载荷识别问题进行深入研究,将自由-自由运行体系振动积分方程时域离散化,建立了体系动态载荷反演的力学模型。在动态载荷反演模型求解过程中,由于结构矩阵的病态特性以及测量噪声的影响,常规最小二乘法往往失效;通过对载荷反演模型进行奇异值分解,指出该病态问题的本质,并提出相应的正则化求解方法。数值仿真表明了本文方法能够得到满足工程要求的稳定近似解。本文研究对于实际飞行器运行过程所受动载荷评估具有一定的意义。     

Optimal error bound in a Sobolev space of regularized approximation solutions for a sideways parabolic equation

The inverse heat conduction problem （IHCP） is a severely ill-posed problem in the sense that the solution （ if it exists） does not depend continuously on the data. But now the results on inverse heat conduction problem are mainly devoted to the standard inverse heat conduction problem. Some optimal error bounds in a Sobolev space of regularized approximation solutions for a sideways parabolic equation, i. e. , a non-standard inverse heat conduction problem with convection term which appears in some applied subject are given.