基于长短期记忆网络的FRP约束混凝土圆柱循环轴压应力-应变预测模型

作     者：姜克杰 胡松 韩强 JIANG Ke-jie;HU Song;HAN Qiang

作者机构：北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京工业大学北京100124 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2024年第41卷第2期

页      面：98-111页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：北京市教育委员会项目(KZ201610005013) 

主　　题：FRP约束混凝土 循环轴压 应力-应变曲线 LSTM 机器学习 

摘      要：纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用,研究FRP约束混凝土在循环轴压作用下的应力-应变特性对于FRP在实际工程中的应用具有重要意义。该文提出了一种用于建模循环轴压下FRP约束混凝土柱应力-应变特性的神经网络预测模型,该模型采用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)单元对循环应力-应变曲线中的滞回特性进行建模,构件的物理参数被有效地集成在网络的输入中。该模型能以端到端的方式进行高效的训练且不依赖任何专家经验。制作了一个包含166个FRP约束普通混凝土柱的循环轴压数据库,在该数据库上对模型的准确性和鲁棒性进行了充分的评估,结果表明测试集平均预测误差仅为0.32 MPa。此外,对网络结构和超参数的影响进行了详细的讨论,结果表明该模型具有出色的预测性能。