基于参数优化的JTC补偿电容容值估计与故障识别

1

作者 王世林 王钟锐 +2 位作者 陈光武 周鑫 李鹏 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期909-920,共12页

为满足“十四五”规划中提出的安全发展要求,针对无绝缘轨道电路中补偿电容故障识别困难、工作状态难以监测的问题,基于电磁场理论与传输线理论,建立了模拟轨道检测车技术的联合仿真模型,对补偿电容的工作状态进行分析并依据分析结果进... 为满足“十四五”规划中提出的安全发展要求,针对无绝缘轨道电路中补偿电容故障识别困难、工作状态难以监测的问题,基于电磁场理论与传输线理论,建立了模拟轨道检测车技术的联合仿真模型,对补偿电容的工作状态进行分析并依据分析结果进行故障识别与定位。首先,提出一种“相关性中心频率比”的适应度函数,以解决变分模态分解需要预先设置模态个数与惩罚因子的问题;其次,改进蜣螂优化算法,并利用改进后的算法对变分模态分解的参数进行寻优;最后,利用优化参数对仿真数据进行变分模态分解,以能量为特征进行特征提取,根据每个补偿电容的作用区域的能量特征来表征相应补偿电容的工作状态,得到区段中每个补偿电容的特征与容值大小的关系曲线,拟合后得到补偿电容容值估计公式,并利用轨道电路真实数据进行了验证。结果表明,改进算法较未改进的算法及其他主流优化算法,具备更快的收敛速度和更好的寻优结果,补偿电容容值估计值与实际数据的绝对误差仅为2.7μF,故障电容识别准确率达96.6%。研究结果表明,本文所提方法在检测车这一技术环境下,可以为现场补偿电容故障识别与容值估计提供了较为可靠的参考。 展开更多

关键词 补偿电容 容值估计 变分模态分解 有限元模型 改进的蜣螂优化算法

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局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化

2

作者 李家鑫 王栋 孙伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期147-157,共11页

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调... 为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。 展开更多

关键词 黏弹性阻尼层 空间管路 有限元建模 贴敷位置优化 遗传算法

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基于PSO-GRNN的大跨桥梁有限元模型修正方法

3

作者 周红利 周广东 +1 位作者 刘凯凯 奚佳欢 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1489-1495,共7页

为了对大跨桥梁的有限元模型进行高精度修正,提出了一种基于粒子群算法-广义回归神经网络(PSO-GRNN)的方法.该方法采用广义回归神经网络(GRNN)来描述有限元模型输出与待修正参数之间的复杂非线性映射关系,利用粒子群(PSO)算法对GRNN的... 为了对大跨桥梁的有限元模型进行高精度修正,提出了一种基于粒子群算法-广义回归神经网络(PSO-GRNN)的方法.该方法采用广义回归神经网络(GRNN)来描述有限元模型输出与待修正参数之间的复杂非线性映射关系,利用粒子群(PSO)算法对GRNN的光滑因子进行优化.采用一座大跨钢箱梁悬索桥的有限元模型对提出的修正方法进行了验证.研究结果表明:经过PSO优化后的GRNN能够更加准确地描述频率-待修正参数之间的非线性关系,预测误差显著减小;相比于误差反向传播(BP)神经网络方法,GRNN方法和PSO-GRNN方法修正后的频率误差更小;由于PSO的优化,PSO-GRNN方法修正后的频率误差进一步减小,最大误差不超过5%;基于PSO-GRNN的修正方法可广泛用于各种大跨桥梁有限元模型的修正. 展开更多

关键词 大跨桥梁 有限元模型 模型修正 广义回归神经网络 粒子群算法

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大跨斜拉桥基于遗传算法的传感器优化布置方法 被引量：20

4

作者 刘宇 毕丹 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期825-829,共5页

以润扬大桥斜拉桥为研究对象,分析了基于遗传算法的加速度传感器优化布置实施的过程,包括传感器布设位置的编码以及控制参数、目标函数和评价指标的选取.探讨了遗传算法目标函数类型、需要监控的振型数量等因素对优化布置方案的影响,提... 以润扬大桥斜拉桥为研究对象,分析了基于遗传算法的加速度传感器优化布置实施的过程,包括传感器布设位置的编码以及控制参数、目标函数和评价指标的选取.探讨了遗传算法目标函数类型、需要监控的振型数量等因素对优化布置方案的影响,提出了Gramian矩阵行列式值、MAC矩阵非对角元均方根、MAC矩阵非对角元最大值、Gramian矩阵元素和以及模态应变能这5种可行的优化布置方案评价指标,分析了多目标函数优化布置方法与单目标函数方法相比的优越性.研究结果表明,Gramian矩阵行列式是较优越的目标函数,并建议采用Gramian矩阵行列式值、MAC矩阵非对角元均方根和MAC矩阵非对角元最大值作为布点方案的评价指标.利用基于环境激励的斜拉桥现场测试数据对以上计算得到的优化布置方案和结论进行了验证. 展开更多

关键词 遗传算法 加速度传感器 有限元模型 优化布置 斜拉桥

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大跨度桥梁模型修正方法研究 被引量：5

5

作者 刘纲 杨溥 +1 位作者 侍刚 岳笛 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期19-22,共4页

提出一种通用有限元程序和数学软件相结合的大跨度桥梁有限元模型修正方法。根据摄动理论,将原优化问题转化为求解一系列灵敏度不变的优化子问题,从而方便简单地实现大跨度桥梁的模型修正。数值模拟及采用静、动态实测数据对石板坡长江... 提出一种通用有限元程序和数学软件相结合的大跨度桥梁有限元模型修正方法。根据摄动理论,将原优化问题转化为求解一系列灵敏度不变的优化子问题,从而方便简单地实现大跨度桥梁的模型修正。数值模拟及采用静、动态实测数据对石板坡长江大桥复线桥进行模型修正的结果表明,该方法不但具有可行性,还能大大降低计算工作量,修正后的模型可以作为后续计算的基准模型。 展开更多

关键词 大跨度桥 有限元模型 模型修正 优化

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基于热叠加模型的叠层3D多芯片组件芯片热布局优化研究 被引量：12

6

作者 梁颖 黄春跃 +1 位作者 阎德劲 李天明 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2520-2524,共5页

叠层三维多芯片组件(3D Multi-Chip Module,MCM)芯片的位置布局直接影响其内部温度场分布,进而影响其可靠性.本文研究了叠层3D-MCM内芯片热布局优化问题,目标是降低芯片最高温度、平均芯片温度场.基于热叠加模型并结合热传导公式,选取... 叠层三维多芯片组件(3D Multi-Chip Module,MCM)芯片的位置布局直接影响其内部温度场分布,进而影响其可靠性.本文研究了叠层3D-MCM内芯片热布局优化问题,目标是降低芯片最高温度、平均芯片温度场.基于热叠加模型并结合热传导公式,选取芯片的温度作为评价指标,确定出用于3D-MCM热布局优化的适应度函数,采用遗传算法对芯片热布局进行优化,得出了最优芯片热布局方案,总结出了可用于指导叠层3D-MCM芯片热布局设计的热布局规则;采用有限元仿真方法,对所得的热布局优化结果进行验证,结果表明热布局优化结果与仿真实验结果一致,本文所提出的基于热叠加模型的MCM热布局优化算法可实现叠层3D-MCM芯片的热布局优化. 展开更多

关键词 叠层三维多芯片组件 遗传算法 热布局优化 热叠加模型 有限元分析

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基于灵敏度分析的机枪结构动力修改研究 被引量：4

7

作者 张军挪 王瑞林 +1 位作者 李永建 李鹏 《中北大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2007年第2期112-116,共5页

介绍了机械结构灵敏度分析的基本理论,探讨了用有限元法进行结构优化和灵敏度分析的一般过程.以某型机枪的枪架为例建立了有限元结构分析模型,选择枪架的弯曲刚度、扭转刚度和整枪的第一阶固有频率为性能约束,根据灵敏度分析结果,按高... 介绍了机械结构灵敏度分析的基本理论,探讨了用有限元法进行结构优化和灵敏度分析的一般过程.以某型机枪的枪架为例建立了有限元结构分析模型,选择枪架的弯曲刚度、扭转刚度和整枪的第一阶固有频率为性能约束,根据灵敏度分析结果,按高强度、轻质量的要求,选择出有效的设计变量进行了重量最轻和性能最优的结构优化.同时,利用试验测试数据对优化前后武器的动态响应进行了仿真对比,结果表明,优化后武器的射击频率与固有频率的匹配更加合理,提高了武器的射击精度. 展开更多

关键词 灵敏度分析 枪架 结构优化 动力修改 有限元模型

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基于集成仿真技术的曲轴结构优化方法研究 被引量：9

8

作者 蒋元广 张保成 左正兴 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期61-63,共3页

提出了一种实用的利用成熟有限元分析平台和多学科设计优化软件进行结构优化的方法。以四缸发动机曲轴为例,采用IDEAS、VC++、iSIGHT软件构建了一个曲轴结构尺寸优化软件集成系统,实现了曲轴结构优化的整个流程,并对程序控制的实体模型... 提出了一种实用的利用成熟有限元分析平台和多学科设计优化软件进行结构优化的方法。以四缸发动机曲轴为例,采用IDEAS、VC++、iSIGHT软件构建了一个曲轴结构尺寸优化软件集成系统,实现了曲轴结构优化的整个流程,并对程序控制的实体模型参数化修改、集成框架以及连续二次规划法(NLPQL)等进行了探讨。 展开更多

关键词 内燃机 曲轴 有限元 结构优化 软件集成 连续二次规划法

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和声搜索算法在结构有限元模型修正中的应用 被引量：3

9

作者 杜永峰 李万润 +1 位作者 李慧 唐少玉 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2013年第5期106-110,共5页

首次将和声搜索算法(harmony search algorithm,HSA)引入结构健康监测领域,并成功应用于结构有限元模型修正.首先介绍和声搜索算法的基本原理及其主要计算步骤;其次将结构有限元模型修正转化为一优化问题,建立目标函数,利用和声搜索算... 首次将和声搜索算法(harmony search algorithm,HSA)引入结构健康监测领域,并成功应用于结构有限元模型修正.首先介绍和声搜索算法的基本原理及其主要计算步骤;其次将结构有限元模型修正转化为一优化问题,建立目标函数,利用和声搜索算法求解该优化问题,得到结构修正后的有限元模型;最后通过对5层剪切型框架模型进行仿真模拟,验证该方法在结构健康监测领域应用的可行性.拓宽和声搜索算法的应用范围,为结构健康监测提供另一种思路. 展开更多

关键词 和声搜索算法 有限元模型修正 优化

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结构模型修正的遗传算法方法研究 被引量：4

10

作者 张瑞云 曹双寅 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期23-25,29,共4页

讨论实际工程中结构理论模型与实际模型的区别和模型修正的方法,研究遗传算法的基本理论,指出其可用于结构模型的优化修正。将结构振动理论和遗传算法相结合,提出用遗传算法进行结构模型修正的思路和方法,并进行具体实现。最后用一个实... 讨论实际工程中结构理论模型与实际模型的区别和模型修正的方法,研究遗传算法的基本理论,指出其可用于结构模型的优化修正。将结构振动理论和遗传算法相结合,提出用遗传算法进行结构模型修正的思路和方法,并进行具体实现。最后用一个实例对这一方法进行验证。 展开更多

关键词 工程结构 有限元模型 模型修正 遗传算法

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基于改进遗传算法的汽车永磁起动机优化设计 被引量：2

11

作者 王欣利 张千帆 程树康 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1135-1138,共4页

针对电机的优化设计是一个复杂的、有约束、多变量优化问题,为了提高优化效率和收敛速度,使电机成本降低,结构更紧凑,采用了改进的遗传算法,将永磁起动机的原始方案直接加在初始种群中,并对交叉概率和变异概率采用了随着适应值变化进行... 针对电机的优化设计是一个复杂的、有约束、多变量优化问题,为了提高优化效率和收敛速度,使电机成本降低,结构更紧凑,采用了改进的遗传算法,将永磁起动机的原始方案直接加在初始种群中,并对交叉概率和变异概率采用了随着适应值变化进行自适应调整的方法.在适应值的计算过程中,为了提高计算准确度,2D有限元模型被用来计算永磁起动机的参数和性能.根据优化结果研制了新的样机,实验结果表明:通过优化,在满足各项性能要求和约束的前提下,降低了电机的成本. 展开更多

关键词 遗传算法 汽车 永磁起动机 优化设计 有限元模型 交叉概率 变异概率

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基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法 被引量：4

12

作者 秦玉灵 韩增尧 +1 位作者 邹元杰 王建民 《航天器环境工程》 2015年第3期243-246,共4页

文章介绍了一种基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法,首先对整星进行了有限元建模和模态分析,并将试验和分析结果进行了相关性分析,然后引入粒子群优化算法对整星有限元模型进行修正,提高了模型分析和预示精度,为整星级有限元... 文章介绍了一种基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法,首先对整星进行了有限元建模和模态分析,并将试验和分析结果进行了相关性分析,然后引入粒子群优化算法对整星有限元模型进行修正,提高了模型分析和预示精度,为整星级有限元模型修正提供了一种新的手段。 展开更多

关键词 有限元建模 模态分析 相关性分析 粒子群优化算法 模型修正

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基于多目标优化算法的导弹动力学模型修正技术 被引量：5

13

作者 李炳蔚 戴新进 王亮 《强度与环境》 2012年第6期30-35,共6页

工程上对导弹的结构动特性分析是姿态控制和动载荷计算的基础,然而动特性的精确预示往往依赖于有效的导弹动力学模型的修正。结合单纯形优化算法和有限元法给出了一种基于多目标优化算法的导弹动力学模型的修正方法,模型修正后的前三阶... 工程上对导弹的结构动特性分析是姿态控制和动载荷计算的基础,然而动特性的精确预示往往依赖于有效的导弹动力学模型的修正。结合单纯形优化算法和有限元法给出了一种基于多目标优化算法的导弹动力学模型的修正方法,模型修正后的前三阶频率和振型计算结果与试验结果均吻合较好。该方法优化过程简单,修正结果理想,是一种有效的有限元模型修正方法。 展开更多

关键词 优化算法 有限元法 模型修正 动特性分析

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混沌鲸鱼优化算法及其在有限元模型修正中的应用 被引量：7

14

作者 赵宇 彭珍瑞 《兰州交通大学学报》 CAS 2021年第1期39-45,共7页

为提高基本鲸鱼优化算法的搜索速度和寻优性能,提出了一种基于混沌映射的鲸鱼优化算法.该算法分别采用5种混沌映射扰动的惯性权重以协调算法的全局和局部搜索能力,通过测试函数对比得出,5种混沌映射均能提高算法的寻优性能,尤其是Gauss... 为提高基本鲸鱼优化算法的搜索速度和寻优性能,提出了一种基于混沌映射的鲸鱼优化算法.该算法分别采用5种混沌映射扰动的惯性权重以协调算法的全局和局部搜索能力,通过测试函数对比得出,5种混沌映射均能提高算法的寻优性能,尤其是Gauss映射;最后,将加入Gauss映射的鲸鱼优化算法用于有限元模型修正问题中.仿真结果表明,改进后的鲸鱼算法能进一步提高模型修正精度. 展开更多

关键词 鲸鱼优化算法 惯性权重 混沌映射 有限元模型修正

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基于结构动力修改的桩基检测方法 被引量：2

15

作者 孙国 顾元宪 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期688-692,共5页

采用结构动力修改技术研究桩身损伤检测,将其转化为在一定约束条件下拟合桩顶频响函数的优化问题,用遗传算法加以求解。文中给出的数值模拟试验和工程应用实例,显示该方法能在较大范围内可靠地反演出桩身横截面积、桩长、波速等参数,达... 采用结构动力修改技术研究桩身损伤检测,将其转化为在一定约束条件下拟合桩顶频响函数的优化问题,用遗传算法加以求解。文中给出的数值模拟试验和工程应用实例,显示该方法能在较大范围内可靠地反演出桩身横截面积、桩长、波速等参数,达到检测桩身缺陷的目的,实现测试和分析一体化,使桩基检测易于进行并且结果实用可靠。 展开更多

关键词 桩 结构动力修改 遗传算法 有限元 模型验证

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基于遗传算法的直线感应电机帽型次级结构参数优化设计 被引量：11

16

作者 吕刚 刘素阔 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期107-113,共7页

为了提升直线感应电机的性能,在考虑直线电机所特有的横向和纵向边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路.确定帽型次级的优化变量后,得到推力、效率、功率因数和单位次级重量的解析表达式和多目标优化函数模型.通过遗传算... 为了提升直线感应电机的性能,在考虑直线电机所特有的横向和纵向边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路.确定帽型次级的优化变量后,得到推力、效率、功率因数和单位次级重量的解析表达式和多目标优化函数模型.通过遗传算法求解,在次级宽度的约束条件下,实现了推力、效率、功率因数和单位次级重量等量的优化计算.建立复合次级和帽形次级3-D FEM模型,将解析优化与有限元仿真进行对比,证明了优化方法的易用性. 展开更多

关键词 直线感应电机 优化设计 等效电路 遗传算法 3-D有限元模型

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基于遗传算法的带筋壁板条带激光喷丸成形工艺优化研究 被引量：5

17

作者 杨荣雪 胡蓝 +1 位作者 胡永祥 姚振强 《上海航天》 CSCD 2017年第1期32-36,共5页

为实现带筋壁板条带激光喷丸成形目标曲面,对基于遗传算法的激光喷丸条带分布工艺优化方法进行了研究。建立了固有应变的带筋整体壁板有限元模型,将条带的优化转换为仿真所获曲面与理想目标曲面偏差最小问题,用遗传算法对喷丸条带宽度... 为实现带筋壁板条带激光喷丸成形目标曲面,对基于遗传算法的激光喷丸条带分布工艺优化方法进行了研究。建立了固有应变的带筋整体壁板有限元模型,将条带的优化转换为仿真所获曲面与理想目标曲面偏差最小问题,用遗传算法对喷丸条带宽度与间隔进行优化,给出了优化流程,以及遗传算法操作参数的设置。以单筋壁板成形圆柱面为实例,实现了其条带分布优化,获得成形曲面曲率半径与目标圆柱半径偏差为1%,对应节点最大距离0.003 3mm。优化结果表明:遗传算法可较好地适应本优化问题中目标函数难求导的状况,同时执行多方向搜索提高了优化效率。 展开更多

关键词 带筋壁板 激光喷丸成形 条带喷丸 固有应变 参数优化 有限元建模 遗传算法 曲面

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空间多姿态下自动钻铆托架变形分析与调平方法 被引量：4

18

作者 张开富 曾佩杰 +2 位作者 栾超 牟伟强 李原 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期129-137,共9页

飞机壁板自动钻铆系统中托架具有自重大、跨距长、变形量大等特点,其变形误差随工作姿态的不同而改变,从而导致壁板钻铆超差。文章在对自动钻铆托架结构设计基础上,建立了托架横梁弯曲变形模型,根据钻铆点位与横梁变形曲线的空间关系构... 飞机壁板自动钻铆系统中托架具有自重大、跨距长、变形量大等特点,其变形误差随工作姿态的不同而改变,从而导致壁板钻铆超差。文章在对自动钻铆托架结构设计基础上,建立了托架横梁弯曲变形模型,根据钻铆点位与横梁变形曲线的空间关系构建了壁板钻铆点位变形量数学模型;针对传统调平补偿方法无法精确满足托架变形量动态变化的问题,采用迭代优化方法建立了托架多姿态变形补偿调平算法;并采用有限元仿真方法分析了托架处于各角度时钻铆点位的变形量及外法线向量;将理论算法数据与仿真数据进行了对比分析,验证了文中提出的托架变形分析与调平算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 自动钻铆 托架 变形分析 迭代优化 有限元仿真

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框架结构基准有限元模型的理论及试验 被引量：3

19

作者 黄民水 李杰 何波 《武汉工程大学学报》 CAS 2009年第9期23-26,共4页

讨论了框架结构基准有限元动力分析模型,给出了基于振动试验结果建立钢结构框架基准有限元模型的步骤.首先讨论了优化算法的基本原理,随后介绍了优化算法中的两种基本算法,零阶算法和一阶算法,最后通过一个钢结构框架的实例,验证了基于... 讨论了框架结构基准有限元动力分析模型,给出了基于振动试验结果建立钢结构框架基准有限元模型的步骤.首先讨论了优化算法的基本原理,随后介绍了优化算法中的两种基本算法,零阶算法和一阶算法,最后通过一个钢结构框架的实例,验证了基于优化算法建立有限元基准模型的有效性.经振动试验结果验证的框架结构有限元基准模型,反映了框架结构的真实动力行为,可作为该框架结构各种复杂响应分析、健康监测以及损伤识别的基准. 展开更多

关键词 基准有限元模型 优化算法 框架结构 损伤识别

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遗传算法在桥梁有限元模型修正中的应用 被引量：12

20

作者 谢海龙 《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》 2018年第1期33-38,共6页

遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法,在自动控制、图像处理等方面有着广泛的应用,本文将遗传算法应用于桥梁有限元模型修正,并与L-M算法的优化结果进行对比,二者优化结果基本一致,并总结出遗传算法与L-M算法在桥梁有限元... 遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法,在自动控制、图像处理等方面有着广泛的应用,本文将遗传算法应用于桥梁有限元模型修正,并与L-M算法的优化结果进行对比,二者优化结果基本一致,并总结出遗传算法与L-M算法在桥梁有限元模型修正中的优缺点。 展开更多

关键词 遗传算法 桥梁荷载试验 有限元模型修正 最优化

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