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基于混合代理模型的桥梁地震易损性分析方法
1
作者 方春平 郑华智 +1 位作者 霍龙飞 刘浩 《世界桥梁》 北大核心 2025年第3期56-63,共8页
为提高桥梁结构地震易损性的分析效率,提出一种基于混合代理模型的桥梁结构地震易损性分析方法。该方法通过引入克里金(Kriging)模型和径向基函数(Radial Basis Function, RBF)模型,建立代替结构非线性时程分析的Kriging-RBF混合代理模... 为提高桥梁结构地震易损性的分析效率,提出一种基于混合代理模型的桥梁结构地震易损性分析方法。该方法通过引入克里金(Kriging)模型和径向基函数(Radial Basis Function, RBF)模型,建立代替结构非线性时程分析的Kriging-RBF混合代理模型;结合易损性分析的蒙特卡洛(Monte Carlo, MC)方法,拟合生成桥梁结构的易损性曲线。为验证该方法的可行性,以某三跨PC简支梁桥为背景进行地震易损性分析,建立简支梁桥桥台、支座及桥墩的易损性曲线,并与常规MC方法生成的易损性曲线进行对比。结果表明:Kriging-RBF混合代理模型能够代替复杂的非线性时程分析并预测结构样本的地震响应;在保证计算精度的前提下,该方法可以减少地震易损性分析中95%以上的计算工作,实现桥梁结构地震易损性的快速评估。 展开更多
关键词 桥梁工程 地震易损性 Kriging-RBF混合代理模型 蒙特卡洛方法 地震响应预测 快速评估
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基于聚类分区混合代理模型的多目标序列优化
2
作者 丁家斌 尹汉锋 +1 位作者 文桂林 刘杰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3051-3068,共18页
针对具有显式约束的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于聚类分区混合代理模型(CPEM)的多目标序列优化方法(MOSOM-CPEM).在MOSOM-CPEM中引入了约束域最优拉丁超立方设计(CDOLHD),使其能够在边界形状复杂的可行域内构造样本点.多区域混合... 针对具有显式约束的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于聚类分区混合代理模型(CPEM)的多目标序列优化方法(MOSOM-CPEM).在MOSOM-CPEM中引入了约束域最优拉丁超立方设计(CDOLHD),使其能够在边界形状复杂的可行域内构造样本点.多区域混合代理模型(EM-MROWF)中的可行域划分方法在分割非矩形域时将导致部分区域样本点数量较少从而影响该区域混合代理模型的预测精度.为了解决这一缺陷,在CPEM中提出了一种基于K-means聚类的可行域分区方法和相应的边界光滑方法.CPEM与多项式响应面(PRS)、径向基函数(RBF)、克里金(KRG)模型和两种混合代理模型(GOEL和ACAR)在10个测试函数上进行了拟合精度比较.结果表明,CPEM的整体拟合精度优于对比的代理模型,证实了所提出的可行域分区方法的有效性.MOSOM-CPEM在CEC2021中的6个工程约束多目标优化问题上与其他基于代理模型的优化方法进行了比较.结果表明,在使用相同的样本点数量的前提下,MOSOM-CPEM获得的Pareto前沿收敛性和分布性更好.MOSOM-CPEM应用于履带式起重机超长桁架臂的腰绳结构优化问题,结果证实了其优势,表明MOSOM-CPEM具有较高的工程应用价值. 展开更多
关键词 K-MEANS 聚类 混合代理模型 边界光滑方法 序列优化 多目标优化
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基于混合代理模型的高速轨道车辆悬挂参数多目标优化 被引量：21
3
作者 解欢 杨岳 +2 位作者 童林军 曾威 谢素超 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2056-2063,共8页
轨道车辆悬挂参数对车辆运行平稳性和稳定性均具有重要影响,对悬挂参数进行多目标优化能够改善车辆的综合动力学性能。选取对车辆运行平稳性与运动稳定性均具有较大影响的悬挂参数为变量参数,构建面向车辆横向Sperling指标、脱轨系数与... 轨道车辆悬挂参数对车辆运行平稳性和稳定性均具有重要影响,对悬挂参数进行多目标优化能够改善车辆的综合动力学性能。选取对车辆运行平稳性与运动稳定性均具有较大影响的悬挂参数为变量参数,构建面向车辆横向Sperling指标、脱轨系数与轮重减载率的Kriging代理模型、二阶RSM(Response Surface Method)模型和RBF(Radial Basis Function)模型。以R2决定系数为拟合精度衡量指标,选择具有最高拟合精度的3类代理模型构成拟合车辆动力学性能指标的混合代理模型。在此基础上,以构建的混合代理模型为目标函数,建立轨道车辆悬挂参数的多目标优化模型。使用NSGA-II算法寻优计算获得悬挂参数的优化值。轨道车辆多体动力学模型仿真计算结果表明:对悬挂参数优化后,车辆的运行平稳性与运动稳定性均得到明显改善。 展开更多
关键词 混合代理模型 KRIGING RBF RSM 悬挂参数 NSGA-Ⅱ
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基于熵权与混合代理模型的永磁驱动器的优化设计 被引量：3
4
作者 李召 王大志 +1 位作者 时统宇 郑迪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期102-108,共7页
针对永磁驱动器(PMD)的结构设计问题,提出一种基于改进熵权法结合混合代理模型的优化设计方法。首先利用基于交叉验证误差的最优加权法,将响应曲面法、克里金法以及支持向量机回归结合起来,构建PMD的参数变量与响应变量之间的混合代理模... 针对永磁驱动器(PMD)的结构设计问题,提出一种基于改进熵权法结合混合代理模型的优化设计方法。首先利用基于交叉验证误差的最优加权法,将响应曲面法、克里金法以及支持向量机回归结合起来,构建PMD的参数变量与响应变量之间的混合代理模型;然后引入改进的熵权法,将PMD的多指标转化为单一综合指标,并建立其优化的数学模型,通过自适应权重粒子群优化算法求解;最后对结果进行有限元仿真分析和实验室仿真平台验证。研究结果表明,所提出的优化设计方法优于其它方法,得到的PMD结构参数合理有效,较好的实现了PMD的多目标优化设计。 展开更多
关键词 永磁驱动器 混合代理模型 熵权法 最优加权法 自适应权重粒子群算法
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坠物冲击下基于混合代理模型的水下管汇动力学分析方法 被引量：3
5
作者 任涛 郭喜庆 +1 位作者 曾威 陈旭鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第29期12427-12434,共8页
海上坠物冲击直接影响水下管汇工作稳定性,开展坠物冲击下水下管汇的动力学分析能够为其结构设计提供依据、提高水下管汇生产安全性。针对基于非全尺寸模型的水下管汇动力学分析方法导致分析结果精度受损的问题,建立水下管汇全尺寸有限... 海上坠物冲击直接影响水下管汇工作稳定性,开展坠物冲击下水下管汇的动力学分析能够为其结构设计提供依据、提高水下管汇生产安全性。针对基于非全尺寸模型的水下管汇动力学分析方法导致分析结果精度受损的问题,建立水下管汇全尺寸有限元模型进行动力学分析,并针对由此造成的计算成本过高的问题,引入支持向量回归(support vector regression,SVR)、Kriging和径向基函数(radical basis function,RBF)代理模型提高分析效率,结果表明Kriging模型精度最高,RBF模型次之,SVR模型精度最低。进一步地,考虑单一代理模型预测性能的局限性,基于组合预测理论建立水下管汇动力学响应混合代理模型,构建坠物冲击下基于混合代理模型的水下管汇动力学分析方法,并对其预测精度和计算成本进行了分析,结果表明:相较于单一代理模型,混合代理模型的平均计算精度提高了10.12%,与单独使用有限元方法相比,其计算效率提高了81.24%,验证了此方法的有效性。 展开更多
关键词 水下管汇 动力学分析 坠物 混合代理模型 KRIGING
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径向基函数-稀疏多项式混沌展开混合代理模型可靠性分析方法 被引量：3
6
作者 赵子达 张德权 +1 位作者 欧阳衡 武泽平 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1108-1116,共9页
为解决现有代理模型在可靠性分析中存在的普适性差、分析精度低的问题,提出一种融合径向基函数(Radial Basis Function,RBF)和稀疏多项式混沌(Sparse Polynomial Chaotic Expansion,SPCE)展开的混合代理模型,实现功能函数的快速准确预示... 为解决现有代理模型在可靠性分析中存在的普适性差、分析精度低的问题,提出一种融合径向基函数(Radial Basis Function,RBF)和稀疏多项式混沌(Sparse Polynomial Chaotic Expansion,SPCE)展开的混合代理模型,实现功能函数的快速准确预示,从而提高可靠性分析的工程适用性和计算精度。采用正交匹配追踪技术求解多项式混沌(Polynomial Chaotic Expansion,PCE)展开中的重要项,获得SPCE展开模型,并将其增广到RBF代理模型中,形成RBF-SPCE展开混合代理模型,提高代理模型的预测精度,进而结合蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS)方法开展复杂结构的可靠性分析。三个数值算例对比了所提方法与传统RBF方法及增广RBF方法的具体差异。结果表明,所提方法对结构可靠性分析具有更高的精度和效率。最后,汽车侧面碰撞的工程算例说明所提方法对复杂问题具有良好的工程适用性。 展开更多
关键词 径向基函数 稀疏多项式混沌展开 混合代理模型 可靠性分析 计算效率
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翼身融合自主式水下航行器的多泡结构耐压舱分步优化设计 被引量：4
7
作者 何衍儒 宋保维 曹永辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期664-670,共7页
针对翼身融合自主式水下航行器的扁平机身结构,提出了一种多泡结构耐压舱,它具有很强的抗压能力,并且充分地利用了机身空间。由径向基函数(radial basis function,RBF)代理模型和Kriging代理模型组成了精确度更高的混合代理模型,采用候... 针对翼身融合自主式水下航行器的扁平机身结构,提出了一种多泡结构耐压舱,它具有很强的抗压能力,并且充分地利用了机身空间。由径向基函数(radial basis function,RBF)代理模型和Kriging代理模型组成了精确度更高的混合代理模型,采用候选点采样和局部最优采样2种加点策略,对多泡结构耐压舱进行外形和结构的分步优化设计。以最大排水体积为优化目标、外形约束为约束条件,对多泡结构耐压舱进行外形的优化;选取最小结构质量作为优化目标、最大等效应力和屈曲系数为约束条件,对多泡结构耐压舱进行结构的优化。使用基于有限元方法的分析软件ANSYS对模型的强度和稳定性进行了分析。 展开更多
关键词 多泡结构耐压舱 混合代理模型 分步优化 有限元分析
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高速列车吸能结构开孔设计及结构优化 被引量：2
8
作者 陈劼昊 梁习锋 +1 位作者 许平 车全伟 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1502-1510,共9页
通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Functi... 通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Function,RBF)和深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)结合构建吸能结构的混合代理模型。采用多目标遗传算法对开孔的位置、大小以及结构的厚度进行参数优化设计,以峰值力(Peak Crash Force,PCF)和比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)为优化目标,寻找最佳的开孔参数。研究结果表明:在多胞结构中进行纵向开孔设计能够有效提高结构耐撞性能,尤其在结构的峰值力和比吸能上有着较好的效果。此外,对比RBF代理模型和混合代理模型的耐撞性指标的拟合精度,RBF代理模型在经过DBN优化后,吸能量(Energy Absorption,EA)代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从12%和8%降低到4%和2%。比吸能代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从9%和5%降低到5%和2%,说明混合代理模型能够进一步提高RBF代理模型的精度。和初始开孔设计相比较,优化后的开孔方案在保持原有吸能量的基础上,使结构的比吸能从提高2%到提高6%,峰值力从降低3%到降低7%,优化后的开孔参数更为合理。 展开更多
关键词 开孔结构 耐撞性优化 混合代理模型 多胞结构 冲击试验
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