本文關(guān)鍵詞：基于粒子群算法的壩料動(dòng)參數(shù)反演

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【摘要】：隨著我國水利水電工程建設(shè)的發(fā)展,我國許多已建或在建土石壩的壩高達(dá)到200m甚至300m級(jí)。這些高壩大多位于西南地區(qū)強(qiáng)烈地震帶上,一旦在地震中出現(xiàn)事故,將會(huì)造成災(zāi)難性的后果。因此,抗震安全性是土石壩要解決的主要問題之一。目前,土石壩的抗震安全性分析通常采用有限元法。而筑壩土石料的動(dòng)力模型參數(shù)是影響有限元分析結(jié)果的主要因素。筑壩土石料的動(dòng)力模型參數(shù)一般通過室內(nèi)動(dòng)三軸、動(dòng)單剪等試驗(yàn)確定的。而土石壩施工現(xiàn)場(chǎng)的壩料密度受施工工藝、施工方法和施工質(zhì)量的影響,與室內(nèi)驗(yàn)試密度存在差距。而密度又會(huì)影響土體的動(dòng)力特性,因此實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的土石料動(dòng)參數(shù)與實(shí)際動(dòng)參數(shù)存在差異,用實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的動(dòng)力計(jì)算參數(shù)進(jìn)行壩體抗震分析,并不一定反映出實(shí)際的壩體情況。反演分析方法為確定土石壩的動(dòng)力參數(shù)提供了新的途徑,該方法充分利用壩體在地震中的響應(yīng)信息,通過數(shù)值計(jì)算確定土石壩壩料的參數(shù)。但是有關(guān)土石壩動(dòng)力參數(shù)反演研究還有很多不足,如一些學(xué)者僅反演動(dòng)力模型中的部分參數(shù)、反演研究多以二維有限元模型為基礎(chǔ),沒有考慮二維有限元模型和實(shí)際情況的差別等。針對(duì)以上問題,本文采用加速度反應(yīng)譜作為目標(biāo)函數(shù),在二維和三維鯉魚潭有限元模型的基礎(chǔ)上通過粒子群優(yōu)化算法來反演壩料的動(dòng)剪模量系數(shù)K2、動(dòng)剪模量參數(shù)K1、動(dòng)剪模量指數(shù)n和最大阻尼比λmax,并探究了模量衰減曲線和阻尼比增長(zhǎng)曲線對(duì)壩料動(dòng)力特性的影響。MPI并行粒子群優(yōu)化算法解決了反演計(jì)算慢、效率低的問題,保證了三維模型反演在時(shí)間上的可行性,實(shí)現(xiàn)了二維和三維鯉魚潭初始應(yīng)力狀態(tài)對(duì)反演結(jié)果影響的研究。
【關(guān)鍵詞】：土石壩 動(dòng)力參數(shù) 反演 粒子群算法 MPI
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV641;TV41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-12
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究發(fā)展及現(xiàn)狀10
• 1.3 本文研究的內(nèi)容10-12
• 2 土石壩動(dòng)力有限元計(jì)算理論12-18
• 2.1 引言12
• 2.2 沈珠江概化模型12-14
• 2.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程的求解14-16
• 2.4 阻尼陣的確定16
• 2.5 土石壩動(dòng)力有限元求解步驟16-17
• 2.6 小結(jié)17-18
• 3 目標(biāo)函數(shù)18-22
• 3.1 引言18
• 3.2 目標(biāo)函數(shù)的建立方法18-19
• 3.3 反應(yīng)譜的計(jì)算方法19-21
• 3.4 小結(jié)21-22
• 4 粒子群算法及MPI并行計(jì)算22-45
• 4.1 引言22
• 4.2 標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法22-26
• 4.2.1 粒子群算法的起源22-23
• 4.2.2 粒子群算法的基本原理23-24
• 4.2.3 粒子群算法的流程24
• 4.2.4 粒子群算法的參數(shù)改進(jìn)方法24-26
• 4.3 改進(jìn)的粒子群算法26-35
• 4.3.1 變異粒子群算法26-27
• 4.3.2 簡(jiǎn)化粒子群算法27-28
• 4.3.3 蛙跳簡(jiǎn)化粒子群算法28-29
• 4.3.4 分級(jí)粒子群算法29-30
• 4.3.5 模式降維粒子群算法30-31
• 4.3.6 試驗(yàn)與分析31-35
• 4.4 并行計(jì)算35
• 4.5 MPI概述35-36
• 4.6 MPI通信模式36-38
• 4.7 MPI并行程序的基本模式38-39
• 4.8 MPI并行程序設(shè)計(jì)39-40
• 4.8.1 MPI的基本函數(shù)39-40
• 4.8.2 MPI程序設(shè)計(jì)步驟40
• 4.8.3 并行程序設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)40
• 4.9 并行粒子群優(yōu)化算法40-44
• 4.9.1 多種群并行粒子群算法40-41
• 4.9.2 并行粒子群算法41-42
• 4.9.3 并行計(jì)算和串行計(jì)算的效率比較42-44
• 4.10 小結(jié)44-45
• 5 正交試驗(yàn)分析參數(shù)的敏感性45-59
• 5.1 引言45
• 5.2 正交實(shí)驗(yàn)方法概述45-46
• 5.2.1 正交試驗(yàn)起源和發(fā)展45
• 5.2.2 正交實(shí)驗(yàn)原理和特點(diǎn)45-46
• 5.3 正交表46-47
• 5.3.1 正交表的特點(diǎn)和性質(zhì)46-47
• 5.3.2 正交表的選用原則47
• 5.3.3 因素的安排原則47
• 5.4 正交試驗(yàn)分析方法47-48
• 5.5 正交試驗(yàn)確定目標(biāo)函數(shù)48-58
• 5.5.1 理想壩體模型48-49
• 5.5.2 輸入的地震波49-50
• 5.5.3 反演結(jié)果確定目標(biāo)函數(shù)50-54
• 5.5.4 正交試驗(yàn)確定目標(biāo)函數(shù)54-56
• 5.5.5 驗(yàn)證反演參數(shù)56-58
• 5.6 小結(jié)58-59
• 6 基于加速度反應(yīng)譜的土石壩動(dòng)力參數(shù)反演59-90
• 6.1 引言59
• 6.2 二維鯉魚潭壩料動(dòng)參數(shù)反演59-75
• 6.2.1 工程概況59-60
• 6.2.2 計(jì)算模型60
• 6.2.3 靜力計(jì)算60-62
• 6.2.4 壩料的動(dòng)力參數(shù)反演分析62-71
• 6.2.5 驗(yàn)證反演參數(shù)71-75
• 6.3 鯉魚潭三維和二維有限元模型反演對(duì)比研究75-89
• 6.3.1 壩體測(cè)點(diǎn)布置75-76
• 6.3.2 壩體有限元模型76-77
• 6.3.3 靜力計(jì)算77-79
• 6.3.4 壩料動(dòng)力參數(shù)反演分析79-87
• 6.3.5 三維和二維模型結(jié)果對(duì)比分析87-89
• 6.4 小結(jié)89-90
• 7 結(jié)論與展望90-91
• 7.1 結(jié)論90
• 7.2 展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況93-94
• 致謝94-95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：931478