一、等式约束非线性控制系统的时程精细计算(论文文献综述)
周京生[1](2021)在《分层土体—桩—桥墩体系震后动力性能研究》文中进行了进一步梳理铁路桥墩在强震作用下会产生刚度退化和残余变位,从而可能导致墩上梁体行车性能的降低。桥墩震后承受列车作用的应力状态远小于强震作用对应的应力状态,对剩余刚度、残余变位等影响行车安全性的参数更为关注,这与既有抗震分析显着不同。因此,从刚度退化和残余变位的角度对铁路桥墩的震后动力性能进行研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文以沪通铁路线中某圆端形变截面空心桥墩为背景,基于OpenSees有限元平台建立了考虑地震波斜入射、局部场地效应影响的分层土体-桩-桥墩体系精细化有限元模型,研究了桥墩震后残余变位、刚度退化(频率、模态的改变)的演变规律。具体工作内容和结论如下:(1)基于既有的纤维单元理论,借助于Matlab平台,编制了计算结构地震损伤指数和单元震后剩余有效刚度的分析程序,并进行有效性验证。(2)建立考虑了地震波斜入射与局部场地效应的地震激励模型,编制分析程序,进行了参数敏感性研究。结果表明:已有地震动时程记录直接作为输入激励,在某些情况下不够合理。(3)建立了基于纤维单元的分层土体-桩-桥墩体系精细化模型,进行地震作用下动力分析,研究了地震波入射波型、入射角度和场地特性对桥墩的地震持时内墩顶峰值位移和震后残余位移的影响规律。(4)基于所编制的Matlab程序和OpenSees有限元,对地震作用下分层土体-桩-桥墩体系的刚度退化规律进行研究。结果表明,在地震作用下,分层土体-桩-桥墩体系各单元的抗弯刚度比抗压刚度退化幅度更大;此外,基础在桩顶范围内产生了严重的非线性损伤,主要是由于混凝土纤维的失效所导致的,而上部桥墩整体仍处于线弹性阶段。最后,初步分析了桥墩各结构参数、入射波型和场地特性对桥墩震后健全度指标K的影响规律。
闫东伟[2](2021)在《道床板结对宽轨枕轨道力学特性影响研究》文中研究表明重载铁路具有运量大、效率高、成本低、污染小等优点,已成为铁路发展重要方向,混凝土宽轨枕枕底接触面积大、自重重,在保持道床几何形位、降低道砟破碎概率、减少养护维修工作方面优势明显,成为重载铁路隧道内一种重要轨道结构形式。但宽轨枕线路轨枕间距小,难以采用大型养路机械对道砟进行清筛作业,导致道砟孔隙间存在大量煤灰等脏污颗粒,在与水的共同作用下,道床易发生板结。道床发生板结后,道床弹性降低,支承刚度增大,列车振动冲击作用加剧,引起线路不平顺的产生,增加线路养护维修工作量,严重时还将威胁列车运行安全。为掌握道床板结状态下宽轨枕轨道力学特性,采用现场测试与仿真计算相结合的方式,从宏细观角度研究道床板结对宽轨枕轨道力学特性影响,主要研究内容如下:(1)开展重载铁路宽轨枕板结道床动力测试试验。针对重载铁路宽轨枕板结道床开展了轮轨垂向力、轨枕垂向位移、钢轨及轨枕振动加速度现场测试试验,同时为进行对比分析,在III型枕清洁道床地段开展对比测试,并对试验结果进行时、频域分析。测试结果表明,板结道床地段轮轨接触力、钢轨及轨枕振动加速度大于清洁道床地段,钢轨及轨枕振动主频增大,列车运行速度在50km/h~75km/h范围内,测试指标与列车运行速度呈线性正相关,且拟合效果较好。(2)建立宽轨枕板结道床精细化模型。基于三维激光扫描技术,建立具有真实几何形态的道砟颗粒模型,应用“块体颗粒组装法”建立了含煤灰颗粒的钢轨-宽轨枕-板结道床多尺度耦合离散元分析模型,研究宽轨枕板结道床宏细观力学特性。基于有限单元法及车辆-轨道耦合动力学原理建立车辆-轨道耦合分析模型,研究道床板结对宽轨枕轨道车辆-轨道耦合系统力学性能影响。通过现场测试结果与仿真计算结果对比分析,验证了离散元模型及有限元模型的正确性。(3)宽轨枕轨道板结道床宏细观力学特性研究。利用钢轨-宽轨枕-板结道床多尺度耦合离散元模型对不同板结深度及不同板结程度下轨道结构的宏细观力学特性进行分析,发现当板结深度超过0.25m时,道床支承刚度、道砟颗粒振动加速度、道砟颗粒平均接触力、道床内部应力增幅较大,同时在清洁道床劣化为初始板结道床阶段上述参数变化幅度较大。因此建议在板结深度小于0.25m及板结初始阶段进行养护维修,保证宽轨枕轨道结构处于良好状态。(4)分析道床板结对车辆-轨道耦合系统力学特性影响。应用车辆-轨道耦合有限元模型,对不同板结程度、列车运行速度、列车轴重作用下轮轨接触力、列车运行安全性指标、钢轨及轨枕位移、振动加速度及应力进行研究。在不同板结程度下,系统动态响应随列车运行速度及轴重的增大而增大;当列车运行速度大于80km/h,增幅显着增大。图105幅,表32个,参考文献102篇。
王世杰[3](2021)在《台风区跨海桥梁格构式高支架风致响应研究》文中提出格构式高支架具有长细比较大、结构相对轻柔等特点,对风荷载的作用非常敏感。在台风区修建跨海大桥时,高耸格构式支架体系除受雷暴、大雾及潮汐等恶劣自然条件的影响外,还受大风、台风侵袭的影响,结构设计及施工技术均面临巨大挑战。在台风区保证格构式高支架的安全和稳定性能是桥梁工程界关注的课题之一。本文以福平铁路平潭海峡公铁两用大桥-大练岛特大桥新建工程中现浇公路梁桥格构式高支架为研究背景,通过风洞测力试验、粒子图像测速(PIV)试验、气弹模型试验、现场监测、数值模拟和理论计算相结合的手段对风荷载作用下格构式高支架的受力性能进行研究,以解决台风区格构式高支架的风工程问题。本文主要研究工作和成果如下:(1)基于ANSYS对四腿和六腿格构式支架进行有限元分析,采用修正后的有限元模型和时域法对格构式支架模态和顺风向风致响应进行分析,结果显示四腿单柱支架和六腿单柱支架的前6阶振型基本一致;多腿单柱格构支架前两阶振型的共振贡献比较显着,格构式高支架横桥向的侧向刚度大于纵桥向的侧向刚度;格构式高支架侧边和中线位置存在扭转和平动,而格构式高支架结构在横桥向风向角下的扭转不明显;格构式高支架在非对称荷载作用下,支架顶部的位移均方根增长幅值约为12%,存在明显的扭转效应;格构式高支架主要受力构件为竖向构件与斜杆,且高支架迎风面和背风面的斜杆由于扭转效应应力增幅比较明显。考虑上部结构后,四腿与六腿格构式支架的位移都均有大幅减小,表明上部结构的施加有利于结构的位移控制。(2)基于风洞测力试验测得格构高支架在不同流场和不同风向角下的静三分力系数。基于PIV技术,首次对高墩钢管支架模型水平平面流场和竖向平面流场进行流场可视化分析,定量分析了单柱和双柱支架的涡心漩涡强度和湍流度,得出风场风向对格构式高支架气动特性影响规律。研究表明格构式高支架在抗风计算时,阻力、升力和扭矩均变化明显,应充分考虑三个方向静风荷载的影响;在45°风偏角时漩涡运动剧烈,漩涡强度和湍动能强度最大,导致模型的气动力平均值和脉动值较大;六腿格构式高支架模型的涡心处漩涡强度和湍动能均比四腿格构式高支架模型小;格构式高支架各个构件间存在明显的构件干扰,数值模拟时应考虑空间三维特性。(3)根据分段估计法获得格构式高支架的三维设计风荷载,并将等效风荷载施加于四腿和六腿格构式高支架,得到风力等级与格构式高支架各节段位移的相关公式,而后采用单变量灰色预测模型DGM(1,1),得出格构式高支架施工拼装阶段在不同风等级作用下的位移,最后拟合出四腿与六腿格构式高支架风荷载等级与施工节段位移的计算公式。将计算结果与现场监测位移进行对比,结果表明分别采用建筑荷载规范与时域法计算时,各支架结构的位移较实际值偏大,与按等效风荷载计算值接近,采用等效风荷载计算更符合支架位移的变化规律。(4)基于格构高支架1:40全桥气弹模型试验,分析了不同风速和风向角等各参数下结构的振动响应。结果表明,格构式支架加速度响应和风速、高度均成正相关,在某些风向角下,横风向的位移响应与顺风向位移响应相当,甚至大于后者。获取风振系数并对扭转响应和扭转风荷载进行分析,左右横风向的角加速度响应基本对称且反相位,支架呈整体扭转,各风速下的扭转角加速度均方根基本都在0度风向角下最大,90度风向角时最小,并且随着风速的增大而增大。(5)提出采用最优化准则法对格构式高支架进行优化设计,得出格构式高支架立柱选择4根为最佳,节段长度宜控制在15m以内,且总高度不宜超过70m,立柱间距控制在7m~8m之间;在格构式高支架设计优化过程中,格构式高支架顶层位移限值起控制作用,需要更新节点风荷载时程和等效静风荷载,且节点风荷载时程影响大于等效静风荷载。
王俊杰[4](2021)在《基于忆阻器的神经网络硬件的研究》文中研究指明近几年来,忆阻器作为一种新兴的电子元件在非易失存储和神经仿生方面都有重要的应用。忆阻器是具有电容结构,能够被多次写入和非破坏性读取的二端器件,它是下一代存储器的有力竞争者。除了作为存储器件,忆阻器作为一种具有可调整状态的二端器件,与生物突触具有高度的相似性,基于忆阻器的大规模神经网络有望实现类脑计算系统,在生物神经仿生领域也具有很高的研究价值。神经网络已经具有几十年的研究历史,近年来由于深度神经网络的提出大大拓展了神经网络的应用领域,同时神经网络的能力也逐渐达到甚至超过人类水准,各种基于深度神经网络的智能设备逐渐进入人们的生活中。然而,神经网络也存在着对计算资源要求高,能源消耗大等问题。基于忆阻器的神经网络硬件是解决这些问题的可能方法之一。目前,忆阻器在神经网络中主要用于搭建突触,而利用忆阻器搭建神经元和神经网络的研究较少。忆阻器应用在神经网络时遇到的主要困难有:忆阻器的随机性、Crossbar结构阵列中的潜通路和串扰对模拟运算精度的影响、大规模神经元和突触的集成以及忆阻器和CMOS工艺的兼容性等。本文主要开展了忆阻器的特性及其在神经网络中的应用研究,并设计了一种基于忆阻器的存算一体神经网络加速器。主要成果包含以下三点:1.提出了一种基于忆阻器的脉冲积分型神经元和一种在线学习型突触,并完成了建模、设计和功能测试。脉冲积分型神经元采用忆阻器的电阻值保存膜电位,通过脉冲频率编码方式减轻了忆阻器随机性对神经元性能的影响,使基于忆阻器的神经元特性在统计意义上与神经元模型一致。由于基于忆阻器的神经元面积较小,相较于基于电容的神经元更容易大规模集成,适合搭建大规模的神经网络系统。在线学习型突触将突触前信号和突触后信号的时间差转换成幅度编码的脉冲,并通过脉冲调制忆阻器的电导,从而实现突触权重的在线更新。2.仿真、搭建和测试了基于忆阻器的Hopfiled网络和前馈型神经网络:基于忆阻器构建了Hopfiled网络,按照同步或异步的方式更新神经元状态,实现了单目标/多目标记忆和记忆的混淆,展现了类似大脑的联想记忆功能;提出了一种可实现在线训练的多层前馈网络,基于深度学习中的反向传播算法,通过幅度调制的前向传播信号和延迟调制的反向传播信号的叠加并作用在阈值型忆阻器上,完成了突触权重的在线更新,从而实现了网络的在线训练功能。3.仿真、搭建和测试了2种基于忆阻器的脉冲神经网络:提出了一种具有短时程可塑性Winner-Takes-All网络,通过突触形成神经元的兴奋性连接或抑制性连接,结合忆阻器电导和容性记忆回路,实现了突触的短时程可塑性,该网络展示了生物神经系统中“赢者通吃”模式的演化过程;提出了一种基于忆阻器的脉冲积分型卷积神经网络,在训练时通过删除负权重的方法使网络中的权重值都为正值,即网络中只有兴奋性突触,从而简化了突触的结构。该网络实现了手写数字的识别,达到了97.1%的识别准确率。4.设计了一种基于忆阻器无数模转换的存算一体神经网络加速器。通过1bit忆阻器的逻辑运算和行波计数器对字线的计数,在Crossbar阵列中实现了并行的乘累加操作,避免了在模拟域的运算,消除了存算一体神经网络的Crossbar忆阻器阵列中器件随机性、潜路径和串扰的影响,从而能够支持完整精度的神经网络算法。存内计算部分的功耗仅为318 m W。
孙宝印[5](2020)在《高层建筑结构地震弹塑性分析的精细数值子结构方法》文中研究表明高层结构在极端荷载作用下,尤其是强震作用,关键构件破坏失效可能引发整体结构连续倒塌,造成重大的经济损失和人员伤亡。我国是一个地震频发的国家,对于高层结构的地震动力灾变机理与强震弹塑性分析研究具有重要意义。目前,有限元数值模拟是高层结构地震动力灾变研究最有效的方法,但受到两方面因素制约:一是规模庞大的结构非线性分析计算效率极低,二是高层结构在强震作用下局部关键构件的模拟精度不够,从而导致高层结构地震动力灾变数值模拟一直是工程界极具挑战性的问题。本文围绕高层结构地震弹塑性分析的计算效率和模拟精度两条主线展开研究。首先,第2和3章提出了高效的数值计算方法,目的是提高整体结构的计算效率;其次,第4和5章分别基于传统的有限元方法和非局部作用思想的Peridynamics理论,发展和提出了构件的精细化子结构模型,从而提高关键基本构件的模拟精度。第6章结合高效的数值计算方法和基本构件的精细化子结构模型,对高层结构进行抗震性能分析。本文主要研究内容分为以下几个方面:(1)提出了一种新型的高层结构地震弹塑性分析的数值子结构方法。这种方法采用线弹性主结构有限元模型分析得到整体结构的动力响应,循环判断所有结构构件的弹塑性状态,隔离屈服构件并进行精细化子结构模拟,子结构分析得到屈服构件的真实外力并转化为等效外荷载施加在主结构中,再由主结构进行等效线弹性分析得到整体结构的真实动力响应。根据构件的非线性强弱,采用常规非线性单元、精细化有限元子结构和Peridynamics模型分别模拟一般弱非线性构件、强非线性关键构件以及非连续性损伤破坏构件。推导了主结构等效线弹性分析控制方程,设计了三种不同的主结构数值迭代算法,详细阐述它们的分析流程,并基于 OpenSees平台建立了主结构等效线弹性分析数值子结构计算平台。以平面钢框架和钢筋混凝土框架结构为算例,验证了主结构等效线弹性分析计算平台的准确性、可靠性和高效性。(2)提出了高效的、适用于大型复杂结构非线性分析的数值子结构并行计算方法。这种方法突破了串行计算的限制,将上述数值子结构方法与传统的区域分解法结合,利用区域分解将规模庞大的结构系统划分为若干个独立、可并行计算且规模较小的子域,各子域采用数值子结构方法进行等效线弹性分析,子域内屈服构件的非线性行为由隔离子结构计算得到。推导了主、子域等效线弹性分析控制方程,设计了主、子域非线性迭代算法,详细阐述它们的分析流程,并基于OpenSees平台建立了主结构等效线弹性分析数值子结构并行计算平台。通过对平面钢框架和钢筋混凝土框架结构进行地震弹塑性时程分析,结果表明:数值子结构并行计算方法是准确、可靠的和高效的,具备分析更大规模非线性结构的能力。(3)建立了精细数值子结构计算分析平台,实现了结构关键基本构件常规弹塑性行为的隔离子结构跨平台精细化模拟。为了精确地模拟高层结构中局部关键构件的强非线性行为,发展和提出了普通支撑、防屈曲支撑、钢筋混凝土剪力墙等基本构件的精细化有限元模型,并通过构件试验模拟验证它们的精确性;推导了隔离子结构精细化有限元模型的边界(位移和反力)处理方法;基于CS技术和文本读写技术,分别开发了OpenSees与OpenSees以及OpenSees与ABAQUS之间的跨平台计算。以平面钢框架-支撑结构为算例进行验证,结果表明:隔离子结构跨平台精细化模拟可以精确地刻画局部关键构件的损伤破坏行为,提高整体结构的模拟精度。(4)应用Peridynamics理论实现了结构关键基本构件局部非连续性损伤破坏行为的隔离子结构跨平台精细化模拟。基于Peridynamics理论精细化模拟基本构件的局部开裂损伤破坏行为,形成了高效、精确的“有限元主结构-Peridynamics子结构”耦合分析模型。开发了广义Peridynamics子结构,详细阐述了 Peridynamics子结构模型的边界处理方法;推导了主、子结构的动、静力等效平衡方程;开发了高效的动力显式和静力隐式算法。通过平面混凝土悬臂梁局部开裂行为的精细化模拟,结果表明:“有限元主结构-Peridynamics子结构”耦合模型可以高效、精确地模拟基本构件的局部非连续性损伤破坏行为。(5)通过两座高层结构地震弹塑性精细数值子结构分析验证了精细数值子结构模拟方法的适用性和有效性。以高层钢框架-支撑结构和高层框架-钢筋混凝土剪力墙结构为研究对象,采用数值子结构方法进行动力时程分析。主结构建立粗糙的有限元模型,隔离子结构模拟中,屈服梁柱构件由隔离的常规非线性纤维单元模拟,屈服支撑和局部关键钢筋混凝土剪力墙构件的非线性行为则由前文介绍的精细化有限元模型计算得到。分析结果表明:高性能的数值子结构方法可较为精确地捕捉高层结构在强震作用下局部关键构件的损伤破坏行为,有效地模拟整体结构的塑性区扩展、损伤演化规律和失效模式。
马潇雨[6](2020)在《基于子集模拟优化的密肋复合板结构优化设计和参数识别》文中研究说明子集模拟优化算法是一种新型随机优化算法,对解决高维复杂优化问题具有收敛快、不易陷入局部最优解的优势,适用于连续变量无约束及有约束优化问题和离散变量优化问题。密肋复合板结构作为一种建筑结构新体系,主要由预制密肋复合墙板、隐形外框架以及楼板装配现浇而成。其主要受力构件密肋复合墙体由不同材料的构件多层嵌套组成,受力状态复杂,优化设计是其抗震设计理论的重要组成部分,对其进行优化设计时同时存在离散变量和连续变量,且未考虑动力效应的影响。因此,本文将子集模拟优化算法分别扩展用于同时包含连续和离散变量以及考虑结构动力效应的密肋复合板结构优化设计。此外,恢复力模型反映了密肋复合板结构的抗震性能,是进行响应预测的基础,对其参数的识别至关重要,本文将子集模拟优化算法与贝叶斯理论相结合,用于密肋复合板结构的层间恢复力模型参数识别。本文研究内容及所得结论如下:(1)将同时考虑离散变量和连续变量的子集模拟优化算法应用于构件承载力约束下的密肋复合板结构造价优化设计。基于分部优化思想,以密肋复合墙体承载力为约束,建立多层密肋复合板结构造价优化设计数学模型,并应用于某7层密肋复合板结构的优化设计;基于多级优化思想,首先以层间侧移为约束、以结构所受地震作用最小为优化目标,再以墙体承载力为约束、以墙体造价最小化为目标,建立中高层密肋复合板结构优化设计数学模型,并对某12层密肋复合板结构进行优化设计。优化后结构造价降低且均满足侧移及承载力要求,证明了子集模拟优化算法在同时考虑离散变量和连续变量的建筑结构优化设计应用中的可行性和有效性。(2)由于结构分部优化和多级优化并不能完全代替整体优化,同时为考虑结构在强动力荷载下的动力弹塑性效应,进一步对结构进行基于抗震性能的优化设计。以密肋复合板结构整体材料用量为约束,以地震作用下结构最大层间位移角为优化目标,提出基于有约束子集模拟优化算法的密肋复合板结构优化设计方法和流程,并分别对某4层和某12层密肋复合板结构优化设计,优化后结构层间位移角明显减小,结构地震易损性降低。(3)考虑结构恢复力模型参数识别过程中的不确定性,为有效避免局部最优解并提高计算效率,提出基于贝叶斯原理和子集模拟优化算法的恢复力参数识别方法。以密肋复合板结构实测层间位移响应作为观测数据,以贝叶斯理论推导得到的恢复力参数后验概率分布函数为目标函数,利用子集模拟优化算法识别结构层间恢复力模型参数最有可能值。使用所提方法对某4层密肋复合板结构的层间恢复力参数进行识别,采用退化双线型模型模拟结构的层间动力特性,采用子集模拟优化算法进行层间恢复力参数识别,并与TMCMC算法的识别结果进行对比,表明子集模拟优化算法的识别精度和计算效率较高。
李亚豪[7](2020)在《平稳随机激励下连续梁桥桥墩刚度优化及屈服性能分析》文中进行了进一步梳理目前,结构在随机激励下的优化设计研究主要针对简单结构,对于大规模复杂结构的研究工作则相对较少。本文针对平稳随机激励下的连续梁桥的抗震分析问题,以桥墩的刚度之和为约束条件,考虑支座的滞回性能,对连续梁桥的桥墩在弹性阶段的刚度分布进行了优化;进而考虑桥墩进入塑性,探讨了桥墩塑性参数对其屈服性能的影响。主要内容如下:(1)以某三跨连续梁桥的双自由度简化模型为分析对象,实现了双自由度模型在平稳随机激励下的桥墩刚度优化,阐明了刚度优化方法对抗震性能的提升效果;分析了固定墩与活动墩的刚度比对结构关键响应的影响,探讨了场地土参数变化对优化结果的影响。考虑桥墩的屈服,给出了塑性参数变化对桥墩屈服性能的影响规律。(2)建立连续梁桥的中跨简化模型,实现桥墩刚度分布的优化设计,阐明了固定墩刚度优化后的变化规律;分析了场地土参数、活动支座的水平刚度及滞回性能对优化结果及地震响应的影响,给出了相关因素变化对优化结果的影响规律;建立三跨连续梁桥的精细模型,按照地震作用的强度等级,分别对纵桥向和横桥向的两种抗震分析状态实现了桥墩刚度分布的优化,表明了刚度优化对抗震性能的提升效果。对加装支座弹性约束的连续梁桥进行了桥墩刚度的多目标优化,分析了模型中桥墩屈服后的塑性参数和屈服范围对桥梁关键响应的影响。(3)以多个动力特性相异的连续梁桥为对象,分析了墩高、跨径等结构因素对桥墩刚度分布的优化效果的影响,表明了通过刚度分布的优化能够增进具有不同动力特性的连续梁桥的抗震性能,且优化效果会随墩高、跨径而有所变化;利用支座加装的弹性约束能进一步提升连续梁桥的抗震性能;改变连续梁桥的桥跨数,以五跨连续梁桥为例,分析确认了通过桥墩刚度分布的优化对桥梁抗震性能的提升效果。
何涛[8](2020)在《共聚焦显微镜的自校正、长时程与高分辨成像方法研究》文中提出激光共聚焦扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy,CLSM)利用针孔滤除非焦平面杂散光获取样本焦平面上的荧光信号,可以实现细胞或组织内部微细结构的高分辨成像。基于激光高分辨共聚焦成像系统,对生物组织病理结构进行实时分析与跟踪,从而促进生物医学在肿瘤疾病、心脑血管疾病等重大疾病的发病机制的探索。然而,共聚焦显微成像系统存在着非线性畸变、光学成像模糊和有效观测时程短的问题,严重限制了共聚焦成像的应用领域的拓展。为了解决以上问题,本文构建了基于共振-检流计式振镜平面扫描的高速共聚焦成像系统,研究了非线性扫描自适应校正方法,提出基于图像复原技术的共聚焦高分辨成像方法,同时面向长时程共聚焦成像设计了光照量可调节的非均匀激光扫描模式,并搭建了相应的共聚焦显微镜成像验证平台。本文的主要研究内容如下:(1)研究了高速共聚焦成像系统自校正方法。在深入分析共振-检流计式振镜扫描原理的基础上,提出了针对非线性扫描的畸变校正与自适应错位补偿方法,实现了连续帧间图像高速分割与成像。通过荧光微珠测试,显着降低了成像重构偏差,并与现有的共聚焦荧光成像系统的对比,验证了本文的高速共聚焦成像系统的稳定性。(2)研究了基于图像复原的高分辨共聚焦成像方法。基于共聚焦图像梯度数据的先验分布,构建了带梯度场的全变分正则模型,有效地保护了重建图像细节与抑制噪声。针对共聚焦图像复原模型的非线性求解,提出了即插即用的惯性前向后向共聚焦复原数值框架,相比传统的交替方向乘子法实现了鲁棒高效的数值收敛。基于所提的数值复原模型通过荧光微珠测试证明可以有效提升35.3%的成像分辨率。(3)研究了可调节扫描激光量的长时程共聚焦成像方法。提出了光照量可调节的非均匀激光扫描模式,实现了荧光图像在点激光扫描条件下的降漂白,实验测试在20分钟后剩余荧光量由常规模式下的20%提升到70%;同时基于连续帧间图像结构在时空连续而噪声不连续的特点,构建了基于时空约束的弱荧光共聚焦图像复原模型,由仿真和实验结果表明模型在抑制噪声的同时显着提升成像质量。通过荧光微珠持续成像实验验证表明所提方法可显着提升共聚焦成像的有效时程。(4)构建了自校正长时程高分辨共聚焦成像平台,阐述了共聚焦成像平台的整体架构以及各核心模块的具体构成。基于平台对系统自校正成像,荧光图像复原以及长时间观测下的成像效果进行测试,验证了本文所提方法和模型的准确性。本文研发了一套自适应校正的共聚焦激光扫描显微高速成像系统,完成对采集的荧光信号精准图像重构,并实现对共聚焦荧光信号的长时间、高分辨成像,拓宽了高速共聚焦激光扫描显微成像系统的应用范围。
黄杰忠[9](2020)在《基于改进卡尔曼滤波与协整方法的结构损伤识别研究》文中认为大跨桥梁作为城市的重要基础设施,其安全运营直接关系国民的生命财产安全,如何通过高效可靠的现代技术监测大跨桥梁的运营状况,是打造智慧城市的一项内容。近年来,国内许多桥梁逐渐安装了结构健康监测系统(Structural Health Monitoring,简称SHM),采用有效的损伤识别方法对监测的数据进行分析,获得桥梁结构的损伤信息,对确保大跨桥梁结构的安全具有重要意义。基于振动特性的结构损伤识别方法在近些年受到广泛关注,并取得迅猛发展。然而,目前大部分方法在数值模型或者实验室模型中有较好的损伤识别效果,但用于实际结构中成功的案例并不多见。主要原因在于实验室内的环境条件可以控制,而实际结构容易受外界的环境因素影响。例如,温度导致的桥梁基频变化在5%左右是常见的。损伤导致的结构动力特性变化可能完全淹没在环境因素导致的变化之中,从而使结构真实损伤不能得到有效识别,导致结构健康监测亦无法顺利进行。因此,必须有效地分离变化环境因素与运行条件的影响,这是目前国际上结构健康监测与损伤识别领域的核心与关键难点。此外,由于受经济以及技术方面的限制,布置在大跨桥梁上的传感器数目总是有限的。如何利用尽量少的测量信息准确识别结构的损伤,也是结构健康监测系统急需解决的难点问题。本文针对上述SHM遇到的难点问题,以结构的振动数据为研究对象,开展了考虑损伤稀疏性约束的扩展卡尔曼滤波损伤识别方法研究,以及改进协整的环境因素分离方法研究。本文具体的研究内容如下:(1)由于在实际的工程结构中,损伤通常发生在个别位置,因此损伤的分布具有稀疏特性。本文将损伤的稀疏特性作为lp正则化约束引入到扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,简称EKF)方法中,提出了 EKF-lp损伤识别算法;该算法通过采用伪测量技术,将lp约束方程嵌入到EKF的递推过程中,获得状态向量的递推解。为了选择最佳的p值,提出了一种确定p值的L曲面方法。数值算例和实验算例的研究结果表明,考虑损伤稀疏特性后,本文方法在测量信息非常少的情况下也可准确识别出损伤;且识别结果对测量噪声不敏感。(2)由于在EKF-lp方法中,为了获取合适的p值,需要获取大量不同p值的解范数和残差范数,该过程计算量较大,不利于结构的在线损伤识别。并且当伪测量方程的非线性程度较大时,EKF-lp方法进行线性化时误差较大。为克服上述缺点,提出了 UKF-lp和EKF-Atan两种改进的施加稀疏约束方法。UKF-lp是通过UKF(Unscented Kalman filter,简称UKF)替代EKF施加稀疏性约束,利用UT变换减小了非线性系统线性化产生的误差;EKF-Atan方法是采用Arctangengt函数替代lp范数作为惩罚函数,不需要像EKF-lp方法一样选择p值,却可以获得与EKF-lp一样的稀疏解。通过剪切结构实验和悬臂梁实验算例,验证了两种方法的有效性。(3)传统协整方法在分离环境因素影响时,需要全部变化环境下的无损数据建立协整方程。然而,获得这些数据通常非常困难,尤其是在早期监测阶段。其次,传统协整方法由于存在离线阶段,难以在线识别损伤。为此,本文提出一种结合协整和卡尔曼滤波(Kalman Filter,简称KF)的在线损伤识别算法。该方法以协整系数作为KF中的状态向量,以协整方程作为KF框架下的观测方程;通过KF算法对协整系数进行在线的估计,根据协整系数的动态变化进行在线损伤识别。此外,为了避免传统KF过度依赖旧观测值而出现时变参数识别不准的问题,在KF中引入衰减因子以增加新观测值的权重。最后,通过一个桁架桥的数值算例以及天津永和桥的现场数据研究,验证了所提出方法的有效性。(4)考虑到传统协整方法是一种线性算法,只适用于监测变量间存在较好线性相关性这一情况。为克服协整的这一缺点,本文提出了结合协整和核典型相关分析的算法。首先采用核典型相关分析方法,将低维空间存在非线性关系的监测变量映射到高维空间,使其转化为线性相关的核典型变量;然后对线性相关的核典型变量进行协整处理,以分离共同的环境因素影响。通过木桁架桥实验和Z24桥实测数据,对算法的有效性进行了验证。
倪管乐[10](2020)在《基于位移目标设计的基础隔震结构动力响应分析》文中研究说明传统基于力的隔震设计方法无法实现预设的隔震性能目标,结构的位移指标不够明确,而直接基于位移的设计是一种主流的性能化设计方法,能够有效控制结构在地震作用下的损伤状况和变形能力,避免较大的经济损失。因此,本文从一种新的直接基于位移的设计角度对LRB铅芯橡胶基础隔震结构进行设计,使其满足目标位移对应的性能指标,并与传统基于力的隔震设计和非隔震设计结果进行比较分析;通过非线性时程分析,验证直接基于位移隔震设计是否与预定目标性能相匹配,达到性能设计的目标。研究内容如下:1.阐述常规非隔震建筑结构直接基于位移抗震设计方法(DDBD)的原理和基本步骤;将一种新的直接基于位移的设计理念应用到基础隔震设计过程中,在对二自由度(2DOF)等效模型进行动力特征分析和地震反应分析的基础上,建立一种同时考虑隔震层和上部结构一体化结构特性位移关系的等效替代模型。2.以LRB铅芯橡胶基础隔震结构为计算分析模型,按照设防水准计算LRB隔震支座水平位移限值和上部结构层间位移角,遵循基本的DDBD步骤,并结合2DOF模型,求出LRB基础隔震结构的基底剪力和相关的隔震参数。3.应用SAP2000进行模型的建立,将基于位移设计方法求得的在设防地震作用下的水平地震力作用到上部结构上,进行配筋设计,荷载组合时将地震作用分项系数,抗震承载力调整系数?RE取为1.0,材料强度取标准值fck;基于ETABS软件将DDBD与基于力的隔震设计和非隔震设计结果进行比较,可以得出DDBD法较传统基于力的隔震设计隔震效果更加明显,有效约束结构变形,满足性能化设计的目标。4.基于SIMQKE,Seismo Match等软件生成与目标反应谱相匹配的人工地震波。在SAP2000有限元软件里建立考虑隔震单元的结构模型,通过加载人工地震波对隔震结构进行非线性时程分析,结果表明,位移和层间位移角性能指标均符合预设的目标性能要求。
二、等式约束非线性控制系统的时程精细计算(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、等式约束非线性控制系统的时程精细计算(论文提纲范文)
(1)分层土体—桩—桥墩体系震后动力性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 桥墩震后刚度退化与残余变位问题的提出 |
1.2.1 桥墩震后刚度退化问题研究现状 |
1.2.2 桥墩震后残余变位问题研究现状 |
1.3 考虑斜入射与局部场地效应的土层地震响应问题的提出 |
1.3.1 考虑局部场地效应的土层地震响应问题研究现状 |
1.3.2 考虑地震波斜入射的土层地震响应问题研究现状 |
1.4 研究内容与创新 |
2 基于纤维单元理论的桥墩震后剩余有效刚度计算 |
2.1 纤维模型震后剩余有效刚度计算原理 |
2.1.1 纤维模型基本原理 |
2.1.2 单元震后剩余刚度矩阵的合成 |
2.2 算法实现 |
2.2.1 钢筋纤维震损指数计算步骤 |
2.2.2 混凝土纤维震损指数计算流程 |
2.2.3 单元震后剩余有效刚度计算流程 |
2.3 程序合理性验证 |
3 考虑斜入射和局部场地效应的地震激励建模 |
3.1 基于一维剪切梁法的地震激励模型 |
3.1.1 一维剪切梁法基本原理 |
3.1.2 算例分析 |
3.2 考虑斜入射与局部场地效应的二维地震激励模型 |
3.2.1 基于等效线性化方法的二维地震激励模型基本原理 |
3.2.2 二维地震激励模型计算流程 |
3.2.3 算例分析 |
3.3 基于高通滤波器的地震波时域校正 |
3.3.1 基于Matlab的时域内高通滤波器算法研究 |
3.3.2 程序合理性验证 |
3.4 本章小结 |
4 基于纤维单元的分层土体-桩-桥墩体系数值建模 |
4.1 分层土体-桩-桥墩体系的纤维单元模型 |
4.1.1 材料本构关系 |
4.1.2 模型单元划分 |
4.1.3 纤维截面划分 |
4.2 数值模型适用性验证 |
4.2.1 静力工况 |
4.2.2 动力工况 |
4.3 地震波斜入射对桥墩震后残余位移的影响研究 |
4.3.1 考虑斜入射与土体分层影响的地震激励 |
4.3.2 入射角度对墩顶震后残余变位的影响规律 |
4.3.3 场地土特性对墩顶震后残余变位的影响规律 |
4.4 本章小结 |
5 分层土体-桩-桥墩体系震后损伤位置与刚度退化研究 |
5.1 分层土体-桩-桥墩体系震后动力特性演变 |
5.1.1 桥墩震后残余位移规律 |
5.1.2 自振频率演变规律 |
5.1.3 振型演变规律 |
5.2 分层土体-桩-桥墩体系震后剩余有效刚度研究 |
5.2.1 钢筋混凝土桥墩震后剩余有效刚度研究 |
5.2.2 桩基础震后剩余有效刚度研究 |
5.2.3 桥墩及桩身截面弯矩曲率研究 |
5.3 基于健全度指标的桥墩震后安全性评价 |
5.3.1 桥墩及桩基参数对铁路桥墩健全度的影响研究 |
5.3.2 入射波型及场地特性对铁路桥墩健全度的影响研究 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)道床板结对宽轨枕轨道力学特性影响研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 宽轨枕研究现状 |
1.2.2 道床板结研究现状 |
1.2.3 离散元方法在轨道工程中应用的研究现状 |
1.3 存在问题 |
1.4 主要研究内容与技术路线 |
1.5 本文创新点 |
2 板结道床现场动力测试试验 |
2.1 试验概述 |
2.1.1 试验目的 |
2.1.2 现场条件 |
2.1.3 测点布置 |
2.1.4 测试设备及方法 |
2.2 试验结果 |
2.3 数据分析 |
2.3.1 列车运行速度影响分析 |
2.3.2 板结道床与清洁道床对比分析 |
2.3.3 频谱分析 |
2.4 本章小结 |
3 宽轨枕板结道床精细化分析模型建立 |
3.1 板结道床精细化离散元模型建立 |
3.1.1 离散元法的基本原理 |
3.1.2 离散元模型建立 |
3.1.3 宽轨枕板结道床离散元模型 |
3.1.4 现场试验及模型验证 |
3.2 车辆-轨道耦合有限元模型建立 |
3.2.1 有限单元法简介 |
3.2.2 车辆模型 |
3.2.3 轨道模型 |
3.2.4 轮轨接触模型 |
3.2.5 轨道不平顺施加 |
3.2.6 模型验证 |
3.2.7 评价指标选取 |
3.3 本章小结 |
4 基于离散元法板结道床宏细观力学特性分析 |
4.1 板结深度对宽轨枕轨道宏细观力学特性影响 |
4.1.1 板结深度对道床支承刚度影响 |
4.1.2 板结深度对轨道垂向位移影响 |
4.1.3 板结深度对道砟振动特性影响 |
4.1.4 板结深度对道床细观接触特性影响 |
4.2 板结程度对宽轨枕轨道宏细观力学特性影响 |
4.2.1 板结程度对道床支承刚度影响 |
4.2.2 板结程度对轨道垂向位移影响 |
4.2.3 板结程度对道砟振动特性影响 |
4.2.4 板结程度对道床细观接触特性影响 |
4.3 本章小结 |
5 道床板结对车辆-轨道耦合系统动力响应分析 |
5.1 宽轨枕道床板结程度影响 |
5.1.1 道床板结程度对轮轨接触力影响 |
5.1.2 道床板结程度对轨道结构位移影响 |
5.1.3 道床板结程度对轨道结构振动特性影响 |
5.1.4 道床板结程度对轨道结构应力影响 |
5.2 板结程度和列车运行速度共同作用影响 |
5.2.1 轮轨接触力分析 |
5.2.2 列车运行安全性分析 |
5.2.3 轨道结构位移分析 |
5.2.4 轨道结构振动特性分析 |
5.2.5 轨道结构应力分析 |
5.3 板结程度和列车轴重共同作用影响 |
5.3.1 轮轨接触力分析 |
5.3.2 列车运行安全性分析 |
5.3.3 轨道结构位移分析 |
5.3.4 轨道结构振动特性分析 |
5.3.5 轨道结构应力分析 |
5.4 列车运行相关参数敏感性分析 |
5.4.1 动力敏感系数概念 |
5.4.2 列车运行速度动力敏感系数 |
5.4.3 列车轴重动力敏感系数 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 研究建议与展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)台风区跨海桥梁格构式高支架风致响应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 结构风工程与结构支撑体系研究现状 |
1.2.1 国内外结构支架体系研究现状 |
1.2.2 有关风洞试验的相关研究 |
1.2.3 格构式支架风致效应研究现状 |
1.2.4 格构式支架抗风优化方法的研究现状 |
1.3 本文研究工程背景 |
1.4 主要研究内容与技术路线 |
2 高墩格构式支架风致响应和扭转效应的有限元计算 |
2.1 引言 |
2.2 格构式高支架有限元模型的建立 |
2.2.1 四腿格构式高支架有限元模型的建立 |
2.2.2 基于子结构的四腿格构式高支架有限元模型修正 |
2.2.3 六腿格构式高支架有限元模型修正 |
2.2.4 台风区两种格构式高支架的风致响应分析 |
2.3 两种格构式高支架的风致响应计算和比较 |
2.3.1 时频域的计算方法 |
2.3.2 风致响应的计算结果 |
2.3.3 台风区格构式高支架风致响应对比分析 |
2.4 台风区格构式高支架按规范计算的风致响应 |
2.4.1 风荷载作用下四腿格构式高支架性能分析 |
2.4.2 风荷载作用下六腿格构式高支架在的性能分析 |
2.5 两种格构式支架的扭转效应计算和分析 |
2.5.1 扭转效应的计算工况 |
2.5.2 扭转角的计算和分析 |
2.5.3 考虑扭转效应与否的杆件内力分析 |
2.6 考虑上部结构的作用 |
2.6.1 四腿格构式支架 |
2.6.2 六腿格构式支架 |
2.7 本章小结 |
3 格构式高支架刚性模型风洞试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 测力试验方案 |
3.3 PIV试验方案 |
3.4 试验结果与分析 |
3.4.1 静三分力系数 |
3.4.2 水平平面绕流场特征 |
3.4.3 竖向平面绕流场特征 |
3.5 本章小结 |
4 格构式高支架HFBB风洞试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 HFBB的等效风荷载计算方法 |
4.2.1 基底力谱的半刚性模型修正 |
4.2.2 基底力谱的分段估计方法 |
4.2.3 基于HFBB试验的风振响应计算方法 |
4.3 基于HFBB试验结果的等效风荷载计算 |
4.3.1 等效风荷载计算方法 |
4.3.2 各种工况等效风荷载计算 |
4.3.3 风作用等级与支架各节段位移的公式拟合 |
4.4 现场监测数据对比 |
4.5 台风过程风特性 |
4.5.1 台风概况 |
4.5.2 风场特性结果分析 |
4.6 本章小结 |
5 格构式高支架气弹模型风洞试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 格构式高支架模型的设计与制作 |
5.2.1 气弹模型的相似准则 |
5.2.2 模型的制作 |
5.3 格构式高支架模型气弹模型的风洞试验 |
5.3.1 风洞试验的流场模拟 |
5.3.2 传感器测点布置 |
5.3.3 气弹模型的动力标定 |
5.4 气弹模型的加速度测试结果 |
5.4.1 加速度信号处理 |
5.4.2 支架的加速度测试结果 |
5.4.3 顺风向和横风向响应的组合 |
5.4.4 基于加速度测试结果的风振系数计算 |
5.4.5 基于加速度计结果的扭转效应分析 |
5.5 本章小结 |
6 基于修正的最优准则法的格构式支架结构抗风优化设计研究 |
6.1 引言 |
6.2 结构优化的有限元模型 |
6.2.1 节点移动对结构变形的影响 |
6.2.2 截面变化对结构的影响 |
6.3 格构式支架设计中的参数影响分析 |
6.3.1 格构式支架钢管直径对结构的影响分析 |
6.3.2 格构式支架立柱根数的影响分析 |
6.3.3 格构柱节段长度与总高度变化影响分析 |
6.3.4 格构式支架纵横向间距变化影响分析 |
6.3.5 格构式支架斜撑的影响分析 |
6.4 结构优化数学模型与极值条件 |
6.4.1 结构优化的数学模型 |
6.4.2 库恩-塔克条件 |
6.5 最优准则法 |
6.5.1 最优准则法原理 |
6.5.2 最优准则的修正 |
6.5.3 拉格朗日乘子的求解方法 |
6.6 基于静力几何非线性分析的格构式支架结构抗风优化 |
6.6.1 优化数学模型 |
6.6.2 位移与应力约束工况 |
6.6.3 临界荷载因子约束工况 |
6.6.4 位移、应力与临界荷载因子约束工况 |
6.7 本章小结 |
结论及展望 |
结论 |
创新点 |
展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文及着作 |
致谢 |
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表 |
(4)基于忆阻器的神经网络硬件的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景及意义 |
1.1.1 人工神经网络与人工智能 |
1.1.2 忆阻器的预测与发现 |
1.1.3 神经网络与忆阻器 |
1.2 忆阻器简介和研究进展 |
1.2.1 基于忆阻器的存储器 |
1.2.2 忆阻器在神经计算的应用 |
1.2.3 忆阻器遇到的挑战 |
1.3 神经网络的简介和研究进展 |
1.3.1 神经网络的研究历史 |
1.3.2 深度神经网络简介 |
1.3.3 卷积神经网络简介 |
1.3.4 脉冲神经网络简介 |
1.3.5 存内计算简介 |
1.4 本章小结 |
1.5 研究内容和论文的结构安排 |
第二章 忆阻器的制备和模型 |
2.1 忆阻器的制备和测试 |
2.2 忆阻器的模型 |
2.2.1 非线性离子迁移模型 |
2.2.2 阈值型忆阻器模型 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于忆阻器的人工神经元和人工突触 |
3.1 人工神经元模型 |
3.1.1 HH模型 |
3.1.2 LIF模型 |
3.1.3 Izhikevich模型 |
3.1.4 感知机模型 |
3.2 神经元电路 |
3.2.1 基于电容的LIF神经元电路 |
3.2.2 基于忆阻器的LIF神经元电路 |
3.3 人工突触 |
3.3.1 前馈型突触的建模 |
3.3.2 可塑型突触的建模 |
3.4 突触电路 |
3.4.1 基于忆阻器的前馈型突触电路 |
3.4.2 在线学习的突触电路 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于忆阻器的人工神经网络 |
4.1 基于忆阻器的联想记忆网络 |
4.1.1 Hopfield神经网络 |
4.1.2 基于HfO_2忆阻器的离散型Hopfield神经网络 |
4.2 基于忆阻器的竞争神经网络 |
4.3 基于忆阻器的深度学习网络 |
4.3.1 基于忆阻器的前馈神经网络 |
4.3.2 基于忆阻器的混合型卷积神经网络 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于忆阻器的存内计算 |
5.1 神经网络加速器的特点 |
5.2 神经网络加速器的分类 |
5.2.1 按照PE内保持不变的数据类型分类 |
5.2.2 按照运算单元间保持不变的张量维度分类 |
5.3 存内计算加速器的设计 |
5.3.1 存内计算神经网络加速器的设计和实现 |
5.3.2 存算加速器的架构 |
5.3.3 忆阻器阵列和驱动电路 |
5.3.4 存算加速器中的处理单元 |
5.3.5 输入图像数据缓存模块 |
5.3.6 图像的缓存和分发模块 |
5.4 存内计算加速器的性能评估 |
5.4.1 忆阻器阵列和驱动的性能评估 |
5.4.2 数字电路部分的性能评估 |
5.4.3 算法性能评估 |
5.5 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 忆阻器模型的Simulink和 Veriloga建模 |
A.1 忆阻器的Simulink模型 |
A.2 非线性漂移模型的VerilogA模型 |
A.3 阈值型忆阻器的VerilogA模型 |
附录 B 神经元和突触的Simulink模型 |
B.1 HH神经元的Simulink模型 |
B.2 LIF神经元的Simulink模型 |
B.3 Izhikevich神经元的Simulink模型 |
B.4 突触的Simulink模型 |
B.5 支持SDTP规则的突触的Simulink模型 |
附录 C 神经网络加速器的伪代码 |
C.1 二维多通道卷积的计算过程 |
C.2 二维多通道卷积的并行化计算过程 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(5)高层建筑结构地震弹塑性分析的精细数值子结构方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 高效计算方法研究现状 |
1.2.1 降阶计算方法 |
1.2.2 局部非线性系统计算方法 |
1.3 精细化模拟方法研究现状 |
1.3.1 连续问题精细化模拟 |
1.3.2 不连续问题精细化模拟 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 研究项目支持 |
2 数值子结构方法基本原理 |
2.1 引言 |
2.2 数值子结构方法概述 |
2.2.1 基本思路 |
2.2.2 主结构的等效线弹性分析 |
2.2.3 基本构件的非线性分析 |
2.2.4 基本构件的精细化子结构边界处理 |
2.3 主结构等效线弹性分析控制方程 |
2.3.1 单元等效运动方程 |
2.3.2 主结构等效运动方程 |
2.3.3 本节小结 |
2.4 主结构数值算法及计算平台集成 |
2.4.1 主结构数值算法 |
2.4.2 基于OpenSees平台主结构等效线弹性分析计算平台集成 |
2.5 平面框架结构地震弹塑性时程分析实例 |
2.5.1 15层平面钢框架结构地震弹塑性分析 |
2.5.2 18层平面RC框架结构地震弹塑性分析 |
2.6 本章小结 |
3 数值子结构并行计算方法 |
3.1 引言 |
3.2 区域分解法的基本原理 |
3.2.1 区域分解 |
3.2.2 子域凝聚 |
3.2.3 界面计算 |
3.2.4 回代求解 |
3.3 数值子结构并行计算方法的基本原理 |
3.3.1 基本思路 |
3.3.2 子域的等效平衡方程 |
3.3.3 界面自由度的等效平衡方程 |
3.3.4 本节小结 |
3.4 PNSM数值算法、分析流程及计算平台集成 |
3.4.1 数值算法 |
3.4.2 主、子域的分析流程 |
3.4.3 基于OpenSees平台的PNSM集成 |
3.5 PNSM的可靠性和高效性验证 |
3.5.1 15层平面钢框架结构的数值子结构并行计算与分析 |
3.5.2 18层平面RC框架结构的数值子结构并行计算与分析 |
3.6 本章小结 |
4 基本构件的精细化子结构FE模型及其边界处理和跨平台实现 |
4.1 引言 |
4.2 基本构件的精细化FE模型 |
4.2.1 普通支撑非线性模型 |
4.2.2 防屈曲支撑非线性模型 |
4.2.3 RC剪力墙多交叉杆模型及分层壳模型 |
4.3 基本构件精细化子结构模型的边界处理方法 |
4.3.1 实体单元精细化子结构的边界处理 |
4.3.2 剪力墙壳单元精细化子结构的边界处理 |
4.4 精细化子结构模型的跨平台集成与实现 |
4.4.1 基于CS技术的OpenSees-OpenSees平台集成 |
4.4.2 基于文本读写的OpenSees-ABAQUS平台集成 |
4.5 基本构件的精细化子结构模拟、验证及应用 |
4.5.1 RC剪力墙构件试验模拟与验证 |
4.5.2 平面钢框架-支撑结构的隔离支撑子结构模拟与分析 |
4.6 本章小结 |
5 基于Peridynamics理论的基本构件局部开裂精细化模拟 |
5.1 引言 |
5.2 键基PD模型基本理论 |
5.2.1 动力运动方程 |
5.2.2 静力平衡方程 |
5.3 广义PD子结构 |
5.3.1 等效耦合力 |
5.3.2 逆等参映射方法 |
5.3.3 PD子结构验证 |
5.4 NSM-PD耦合控制方程 |
5.4.1 动力耦合系统运动方程 |
5.4.2 静力耦合系统平衡方程 |
5.5 NSM-PD耦合的数值算法及计算流程 |
5.5.1 动力耦合方法显式算法 |
5.5.2 静力耦合方法隐式算法 |
5.6 平面混凝土梁构件的局部开裂行为精细化模拟与分析 |
5.6.1 平面混凝土悬臂梁动力开裂行为模拟与分析 |
5.6.2 拟静力开裂行为数值模拟及计算精度和效率分析 |
5.7 本章小结 |
6 高层结构地震弹塑性数值子结构时程分析 |
6.1 引言 |
6.2 48层钢框架-支撑结构的地震弹塑性数值子结构模拟与分析 |
6.2.1 结构概况 |
6.2.2 结构FE模型 |
6.2.3 结构动力特性 |
6.2.4 结构动力时程分析 |
6.2.5 本节小结 |
6.3 32层框架-剪力墙结构地震弹塑性数值子结构模拟与分析 |
6.3.1 结构概况 |
6.3.2 结构FE模型 |
6.3.3 结构动力特性 |
6.3.4 结构动力时程分析 |
6.3.5 本节小结 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录A 基于OpenSees开源平台的二次开发 |
附录B ShellMITC4壳单元应变推导 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(6)基于子集模拟优化的密肋复合板结构优化设计和参数识别(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 本文研究背景及意义 |
1.2 优化设计原理及应用研究现状 |
1.2.1 结构优化设计原理 |
1.2.2 密肋复合板结构优化设计研究现状 |
1.2.3 传统结构优化设计研究现状 |
1.3 结构优化算法研究现状 |
1.3.1 优化算法研究现状 |
1.3.2 子集模拟优化算法研究现状 |
1.4 结构恢复力模型参数识别研究现状 |
1.4.1 传统结构恢复力模型识别研究现状 |
1.4.2 密肋复合板结构恢复力参数识别研究现状 |
1.5 当前研究存在的问题 |
1.6 本文主要研究内容 |
2 基于子集模拟优化算法的密肋复合板结构造价优化 |
2.1 同时考虑离散变量和连续变量的有约束子集模拟优化算法 |
2.1.1 有约束子集模拟优化算法 |
2.1.2 同时考虑离散变量和连续变量的子集模拟优化算法 |
2.2 密肋复合墙体优化设计 |
2.2.1 密肋复合墙体优化设计数学模型 |
2.2.2 密肋复合墙体优化设计实例分析 |
2.2.3 基于遗传算法的密肋复合墙体优化设计及结果对比 |
2.3 多层密肋复合板结构的优化设计 |
2.3.1 多层密肋复合板结构的抗震设计计算方法 |
2.3.2 多层密肋复合板结构优化设计原理 |
2.3.3 多层密肋复合板结构优化设计实例分析 |
2.4 中高层密肋复合板结构的优化设计 |
2.4.1 中高层密肋复合板结构抗震设计计算方法 |
2.4.2 中高层密肋复合板结构优化设计原理 |
2.4.3 中高层密肋复合板结构优化设计实例分析 |
2.5 本章小结 |
3 基于子集模拟优化算法的密肋复合板结构抗震性能优化 |
3.1 基于抗震性能的密肋复合板结构优化设计原理 |
3.1.1 基于IDA方法的结构易损性分析 |
3.1.2 密肋复合板结构抗震性能优化设计思路及流程 |
3.2 密肋复合板结构等效斜撑模型的Open Sees有限元建模 |
3.2.1 密肋复合墙板等效斜撑模型 |
3.2.2 等效斜撑模型Open Sees有限元模型 |
3.3 密肋复合板结构优化设计数学模型 |
3.4 密肋复合板结构抗震性能优化设计实例分析 |
3.4.1 密肋复合板结构基本设计信息 |
3.4.2 密肋复合板结构有限元模型 |
3.4.3 密肋复合板结构易损性分析 |
3.4.4 密肋复合板结构优化设计结果分析 |
3.5 本章小结 |
4 基于贝叶斯理论和子集模拟优化的密肋复合板结构恢复力参数识别 |
4.1 基于贝叶斯理论的结构层间恢复力模型参数识别方法 |
4.1.1 恢复力模型参数识别的贝叶斯方法 |
4.1.2 基于子集模拟优化算法的目标函数优化 |
4.2 所提方法在多层密肋复合板结构中的应用 |
4.2.1 四层密肋复合板结构模型 |
4.2.2 结构层间恢复力模型 |
4.2.3 四层密肋复合板结构层间恢复力参数识别 |
4.3 基于贝叶斯理论和TMCMC算法的恢复力参数识别及对比 |
4.3.1 基于贝叶斯理论和TMCMC算法的恢复力模型参数识别 |
4.3.2 四层密肋复合板结构层间恢复力识别及结果分析 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)平稳随机激励下连续梁桥桥墩刚度优化及屈服性能分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 连续梁桥震害 |
1.3 桥梁抗震分析 |
1.4 桥梁抗震中常用的滞回模型 |
1.4.1 折线型滞回模型 |
1.4.2 光滑型滞回模型 |
1.5 结构优化设计方法 |
1.5.1 结构优化设计现状 |
1.5.2 结构随机振动优化 |
1.6 当前研究存在的不足 |
1.7 本文的主要工作 |
2 基于双自由度模型的桥墩刚度及屈服性能分析 |
2.1 连续梁桥简化模型 |
2.1.1 典型铁路连续梁桥概述 |
2.1.2 等效简化模型 |
2.2 系统的状态空间方程 |
2.2.1 全桥弹性阶段 |
2.2.2 考虑活动支座滞回阶段 |
2.2.3 桥墩屈服阶段 |
2.3 平稳随机激励模型 |
2.3.1 三种典型平稳随机激励模型 |
2.3.2 状态空间方程及场地土特征参数 |
2.4 动力系统求解 |
2.4.1 线性动力系统 |
2.4.2 非线性动力系统 |
2.5 优化问题描述 |
2.5.1 优化问题建立 |
2.5.2 优化参数及约束条件 |
2.5.3 控制目标函数 |
2.5.4 优化算法及求解器的选择 |
2.6 桥墩刚度优化分布 |
2.6.1 全桥弹性阶段 |
2.6.2 考虑活动支座滞回阶段 |
2.6.3 刚度比的影响 |
2.7 场地土参数影响特征分析 |
2.8 塑性参数对桥墩屈服特性的影响 |
2.8.1 对桥墩滞回曲线的影响 |
2.8.2 对地震响应的影响 |
2.9 本章小结 |
3 基于连续梁桥中跨简化模型的桥墩刚度及屈服性能分析 |
3.1 连续梁桥中跨简化模型 |
3.1.1 简化模型简介 |
3.1.2 系统的状态空间方程 |
3.1.3 动力系统响应计算 |
3.2 桥墩刚度优化分布问题 |
3.2.1 控制目标函数 |
3.2.2 评价指标选取 |
3.2.3 优化参数及约束条件 |
3.2.4 优化结果 |
3.2.5 桥墩刚度比的影响 |
3.3 桥墩屈服对抗震性能的影响 |
3.3.1 塑性参数的影响 |
3.3.2 屈服范围的影响 |
3.4 场地土参数对桥墩刚度优化分布结果的影响 |
3.4.1 场地土特征频率ω_g的影响 |
3.4.2 场地土特征阻尼比ζ_g的影响 |
3.5 活动支座水平刚度对桥墩刚度分布优化的影响 |
3.5.1 对结构响应的影响 |
3.5.2 以固定墩墩顶位移为控制目标 |
3.5.3 以活动墩墩梁相对位移为控制目标 |
3.6 活动支座滞回性能的影响性能分析 |
3.6.1 对减震性能的影响 |
3.6.2 对桥墩刚度优化分布结果的影响 |
3.7 本章小结 |
4 基于多自由度精细模型的桥墩刚度及屈服性能分析 |
4.1 三跨连续梁桥等效精细模型 |
4.1.1 多自由度精细模型 |
4.1.2 不同阶段的运动方程 |
4.2 控制目标函数及性能评价指标 |
4.2.1 控制目标函数 |
4.2.2 性能评价指标 |
4.3 顺桥向桥墩刚度的优化设计 |
4.3.1 桥墩刚度分布优化及优化效果分析 |
4.3.2 防落梁支座下的多目标刚度优化设计 |
4.3.3 抗震性能对比 |
4.4 横桥向桥墩刚度的优化设计 |
4.4.1 桥墩刚度分布优化及优化效果分析 |
4.4.2 防落梁支座下的多目标刚度优化设计 |
4.4.3 抗震性能对比 |
4.5 桥墩屈服对抗震性能的影响 |
4.5.1 顺桥向规律分析 |
4.5.2 横桥向规律分析 |
4.6 本章小结 |
5 桥墩刚度优化分布对不同动力特性连续梁桥的性能分析 |
5.1 不同跨径连续梁桥抗震分析 |
5.1.1 顺桥向抗震性能分析 |
5.1.2 横桥向抗震性能分析 |
5.2 不同墩高连续梁桥抗震分析 |
5.2.1 顺桥向抗震性能分析 |
5.2.2 横桥向抗震性能分析 |
5.3 五跨连续梁桥抗震分析 |
5.3.1 顺桥向抗震性能分析 |
5.3.2 横桥向抗震性能分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 本文主要工作与结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)共聚焦显微镜的自校正、长时程与高分辨成像方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 共聚焦成像的基本原理 |
1.3 共聚焦显微镜的发展历程 |
1.4 共聚焦成像技术研究综述 |
1.4.1 共聚焦高速扫描成像技术与校正方法研究 |
1.4.2 共聚焦高分辨成像方法研究 |
1.4.3 共聚焦长时程成像方法研究 |
1.5 本文研究目标与研究内容 |
1.5.1 常规共聚焦扫描成像系统中存在的问题 |
1.5.2 本文研究目标与研究内容 |
第二章 共聚焦高速扫描系统的自校正成像方法 |
2.1 引言 |
2.2 基于共振-检流式振镜的平面高速扫描系统 |
2.2.1 共振-检流计式振镜扫描原理 |
2.2.2 振镜系统平面扫描方式 |
2.2.3 振镜系统的扫描同步实现 |
2.2.4 共振-检流式振镜扫描图像重构问题分析 |
2.3 共聚焦高速扫描自校正方法研究 |
2.3.1 基于改进的双线性幅度法的振镜频率估算 |
2.3.2 基于线性插值的图像畸变校正 |
2.3.3 基于遗传算法的自适应错位补偿 |
2.3.4 帧间相似度最大化的连续帧间图像分割方法 |
2.4 扫描系统校正方法测试与分析 |
2.4.1 基于双检流计的扫描成像分析 |
2.4.2 基于共振-检流计的双向扫描自校正成像分析 |
2.4.3 与现有的共聚焦荧光成像方法的比较 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于图像复原的共聚焦高分辨成像方法 |
3.1 前言 |
3.2 惯性前向后向数值求解框架 |
3.2.1 图像复原的一般求解框架 |
3.2.2 具有惯性项的前向后向算法 |
3.2.3 去噪器驱动的先验项 |
3.2.4 与一般求解框架的对比分析 |
3.3 带梯度场的全变分正则模型 |
3.3.1 模型的建立 |
3.3.2 数值求解 |
3.3.3 泊松噪声环境下的模拟对比分析 |
3.4 系统分辨率测试 |
3.5 本章小结 |
第四章 可调节扫描激光量的共聚焦长时程成像方法 |
4.1 引言 |
4.2 光照量可调节的非均匀激光扫描方法 |
4.2.1 均匀激光扫描对荧光漂白的影响 |
4.2.2 激光光照量自适应调节方法 |
4.2.3 可调节光照量长时程成像结果分析 |
4.3 低信噪比条件下共聚焦图像复原模型 |
4.3.1 时空融合正则化模型 |
4.3.2 数值解法 |
4.3.3 低信噪比条件下的模拟分析 |
4.3.4 实验分析 |
4.4 共聚焦长时程成像测试 |
4.5 本章小结 |
第五章 共聚焦显微镜平台的构建与成像方法实验验证 |
5.1 引言 |
5.2 共聚焦显微镜成像平台的构建 |
5.2.1 共聚焦系统原理和构成 |
5.2.2 共聚焦成像系统核心模块 |
5.2.3 原理样机的构建 |
5.3 自校正长时程高分辨成像方法实验验证 |
5.3.1 共聚焦层切自校正成像结果验证 |
5.3.2 共聚焦荧光切片高分辨成像结果验证 |
5.3.3 共聚焦长时程成像验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文内容总结 |
6.2 研究创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
致谢 |
(9)基于改进卡尔曼滤波与协整方法的结构损伤识别研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 结构损伤识别方法进展 |
1.2.2 考虑环境因素影响的损伤识别方法进展 |
1.2.3 目前存在的主要问题 |
1.3 论文主要研究内容 |
2 利用稀疏l_p正则化的改进扩展卡尔曼滤波损伤识别方法 |
2.1 引言 |
2.2 基于EKF的损伤识别方法介绍 |
2.2.1 系统的动力学方程 |
2.2.2 传统EKF用于损伤识别 |
2.2.3 基于Tikhonov正则化的EKF损伤识别方法 |
2.2.4 基于l_1正则化的EKF损伤识别方法 |
2.3 基于l_p正则化的改进EKF损伤识别方法 |
2.4 数值算例 |
2.4.1 EKF-l_p方法与其他方法识别结果的比较 |
2.4.2 测量噪声和模型误差对EKF-l_p算法的影响 |
2.4.3 不同类型的观测响应对本文算法的影响 |
2.5 三层剪切结构的实验算例 |
2.5.1 实验介绍 |
2.5.2 损伤识别 |
2.5.3 响应的重构 |
2.6 本章小结 |
3 结构损伤识别中两种改进的施加稀疏约束的方法 |
3.1 UKF-l_p方法 |
3.1.1 EKF与UKF的区别 |
3.1.2 使用UKF施加非线性约束 |
3.2 EKF-Atan方法 |
3.3 三层剪切结构的实验算例 |
3.4 悬臂梁的实验算例 |
3.4.1 不同测点数目下的损伤识别 |
3.4.2 响应的估计与重构 |
3.5 本章小结 |
4 变化环境下基于卡尔曼滤波与协整的损伤识别 |
4.1 引言 |
4.2 协整的基本理论 |
4.2.1 非平稳序列的概念及ADF检验 |
4.2.2 协整理论 |
4.2.3 基于协整的环境因素分离及损伤识别过程 |
4.3 基于协整与卡尔曼滤波的损伤识别方法 |
4.3.1 传统卡尔曼滤波用于状态评估 |
4.3.2 改进的基于衰减因子KF与协整的损伤识别 |
4.4 数值算例 |
4.4.1 与传统KF方法的比较 |
4.4.2 测量噪声对KFC算法的影响 |
4.4.3 不同损伤时刻对KFC算法的影响 |
4.5 天津永和桥的损伤识别 |
4.5.1 桥梁简介 |
4.5.2 永和桥的结构健康监测系统 |
4.5.3 损伤识别 |
4.6 本章小结 |
5 变化环境下基于核典型相关分析与协整的损伤识别研究 |
5.1 引言 |
5.2 相关分析的基本理论 |
5.2.1 典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,简称CCA) |
5.2.2 核典型相关分析(Kernel Canonical Correlation Analysis,简称KCCA) |
5.3 核典型相关分析与协整相结合的损伤识别方法 |
5.4 数值实验 |
5.5 木桁架桥损伤识别 |
5.5.1 协整方法 |
5.5.2 CCA+协整方法 |
5.5.3 KCCA+协整方法 |
5.6 Z24桥的损伤识别 |
5.6.1 桥梁概况 |
5.6.2 损伤识别 |
5.7 本章小结 |
附录 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(10)基于位移目标设计的基础隔震结构动力响应分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1. 选题背景 |
1.2. 国内外研究现状 |
1.3. 本文主要内容 |
2.基于性能的抗震理论及研究方法 |
2.1. 基于性能的抗震理论 |
2.2. 直接基于位移的抗震设计基本步骤 |
2.3. 本章小结 |
3.直接基于位移的隔震理论及研究方法 |
3.1 隔震支座 |
3.2 直接基于位移的隔震理论 |
3.3. 基础隔震建筑结构的2DOF模型 |
3.4 基础隔震建筑结构的DDBD方法 |
3.5 数值验证 |
3.6 与现有DDBD方法对比 |
3.7 本章小结 |
4.直接基于位移和减震系数法对比 |
4.1 工程概况 |
4.2 直接基于位移隔震设计 |
4.3 减震系数法隔震设计 |
4.4 不同设计方法结果对比分析 |
4.5 本章小结 |
5.非线性动力时程分析验算 |
5.1 模型分析 |
5.2. 非线性动力时程分析 |
5.3. 本章小结 |
6.研究总结及展望 |
6.1. 全文总结 |
6.2. 展望 |
致谢 |
参考文献 |
四、等式约束非线性控制系统的时程精细计算(论文参考文献)
- [1]分层土体—桩—桥墩体系震后动力性能研究[D]. 周京生. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]道床板结对宽轨枕轨道力学特性影响研究[D]. 闫东伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]台风区跨海桥梁格构式高支架风致响应研究[D]. 王世杰. 东北林业大学, 2021(09)
- [4]基于忆阻器的神经网络硬件的研究[D]. 王俊杰. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]高层建筑结构地震弹塑性分析的精细数值子结构方法[D]. 孙宝印. 大连理工大学, 2020
- [6]基于子集模拟优化的密肋复合板结构优化设计和参数识别[D]. 马潇雨. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]平稳随机激励下连续梁桥桥墩刚度优化及屈服性能分析[D]. 李亚豪. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]共聚焦显微镜的自校正、长时程与高分辨成像方法研究[D]. 何涛. 上海交通大学, 2020
- [9]基于改进卡尔曼滤波与协整方法的结构损伤识别研究[D]. 黄杰忠. 大连理工大学, 2020(07)
- [10]基于位移目标设计的基础隔震结构动力响应分析[D]. 倪管乐. 华中科技大学, 2020(01)