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轨道交通引起地面振动的智能分析方法

专 业: 结构工程
关键词: 振动 有限元 神经网络 遗传算法 轨道交通
分类号: U211.3
形 态: 共 108 页 约 70,740 个字 约 3.384 M内容
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内容摘要


为了利用神经网络进行有限元计算,该文给出了列车运行时移动荷载在时间域和空间域的分布表示,通过三维有限元方法的分析,详细推导出了轨迹交通荷载引起地面振动的有限元计算中的刚度矩阵和质量矩阵,同时将动力有限元的计算问题通过矩阵变换,转换成了一个二次型的优化问题。

该文融合神经网络技术和遗传算法,对轨道交通引起的地面振动进行了正分析和反演,并利用计算机技术实现了地面振动的三维动画模拟,这主要包括:1研究了压缩映射遗传算法,利用Banach空间的不动点定理证明了压缩映射遗传算法可以收敛到全局最优值,弥补了标准遗传算法不能收敛至全局最优值的不足。

另外还详细论述了该算法中的编码、选择、交叉和变异等遗传操作。

为后续与神经网络融合应用作理论准备。

2研究了BP神经网络的结构、训练算法,并将该算法应用到土的本构关系的建模之中。

3研究了Hopfield反馈神经网络的结构和稳定性,并深入讨论了稳定性分析的Lyapunov第二方法亦称为直接法,利用Lyapunov方法分析了Hopfield神经网络改进网络-TH神经网络的稳定性。

4研究了自递归神经网络的结构及训练算法,利用Lyapunov方法研究了自递归神经网络训练算法的收敛性和稳定性,并首次利用自递归神经网络来反演轨道交通引起地面振动的振动场。

考虑到自递归神经网络的结构影响到其反演效果,该文利用压缩映射遗传算法来搜索其最佳的结构。

5论述了轨道交通引起地面振动智能分析软件中运用的面向对象方法和OpenGL技术,研究了OpenGL的三维体绘制算法,最后实现了轨道交通引起地面振动的振动场三维模拟。

该文最后总结了研究结论并展望进一步的工作,认为包括模糊逻辑、灰色理论等多种智能方法和神经网络、遗传算法的融合应用到轨道交通引起地面振动的分析之中是一种新的可行方法,三维实时动画模拟也是研究方向……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究课题的提出
1.2研究的现状及发展趋势
1.3需要进一步研究的问题
1.4本文研究的基本思想
1.5本文研究的内容
1.6课题研究的应用前景
第二章 轨道交通引起地面振动的解析方法
2.1引言
2.2计算流程图
2.3直角坐标系下公式推导
2.4直角坐标系下波动方程的解
2.5刚度系数矩阵的求解
2.6本章小结
第三章 轨道交通引起地面振动的有限元分析
3.1引言
3.2列车运行时移动荷载的模拟
3.3地面振动的三维有限元分析
3.4本章小结
第四章 应用于轨道交通引起地面振动分析的智能方法
4.1引言
4.2神经网络模型与学习算法
4.3 BP神经网络
4.4遗传算法
4.5本章小结
第五章 压缩映射遗传算法的研究
5.1引言
5.2遗传算法的收敛性
5.3压缩映射原理
5.4压缩映射遗传算法
5.5算例
5.6本章小结
第六章 基于遗传神经网络的地基土本构模型
6.1引言
6.2BP神经网络的逼近能力
6.3BP神经网络逼近地基土本构关系
6.4遗传神经网络逼近地基土本构关系
6.5算例
6.6本章小结
第七章 基于遗传神经网络的有限元计算研究
7.1引言
7.2反馈神经网络
7.3稳定性分析基础
7.4 Hopfield神经网络的稳定性
7.5基于神经网络的二次优化计算
7.6基于遗传神经网络的二次优化计算
7.7基于遗传神经网络的有限元计算
7.8本章小结
第八章 基于遗传神经网络的地面振动场反演的研究
8.1引言
8.2自递归神经网络
8.3压缩映射遗传自递归神经网络
8.4地面振动场的反演
8.5本章小结
第九章 智能分析系统实现及计算结果分析
9.1引言
9.2面向对象方法
9.3计算结果三维可视化
9.4三维绘制工具及环境
9.5软件模块划分
9.6解析方法算例及计算结果分析
9.7二次优化的遗传神经网络计算及计算结果分析
9.8基于遗传神经网络的振动场反演及计算结果分析
9.9本章小结
第十章 总结与展望
10.1全文总结及结论
10.2展望
参考文献

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中图分类: > U211.3 > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路理论

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