检索结果-南通市图书馆

基于卷积神经网络的高层建筑智能控制算法研究

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重庆大学学报 2024年

作者：刘康生涂建维张家瑞李召武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室

浅层学习神经网络在对高维数据进行预测时，会出现预测精度低，泛化能力差等问题。为此，在一维卷积神经网络（One-Dimensional Convolutional Neural Networks，1D-CNN）和Deep Dream视觉算法的基础上，提出一种基于CNN深度学习网络的... 详细信息

浅层学习神经网络在对高维数据进行预测时，会出现预测精度低，泛化能力差等问题。为此，在一维卷积神经网络（One-Dimensional Convolutional Neural Networks，1D-CNN）和Deep Dream视觉算法的基础上，提出一种基于CNN深度学习网络的高层建筑智能控制算法，并完成高精度网络模型训练和1D-CNN数据特征可视化；以20层benchmark模型为对象，研究了不同工况下1D-CNN深度学习智能控制算法的减震效果，并与BP（Back Propagation，BP）和RBF（Radial Basis Function，RBF）等浅层学习进行对比。结果表明，1D-CNN凭借一维卷积和池化特性，可自动提取数据深层次特征并对海量数据进行降维处理；在外界激励作用下，1D-CNN控制器加速度和位移最高减震率分别为69.0%和55.6%，控制性能远高于BP和RBF；改变激励作用后，3种控制器控制性能均有所降低，但1D-CNN性能降幅最小且减震率最高，说明1D-CNN具备更好的泛化性能。

关键词：深度学习一维卷积神经网络智能控制数据特征可视化泛化性能

基于GA-LSTM的高层建筑结构地震响应的分散控制研究

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振动与冲击 2021年第10期40卷 114-122页

作者：高经纬涂建维刘康生李召武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070

高层建筑结构复杂,自由度数庞大,采用主动抗震控制方法时结构的精确模型无法建立,整体控制目标也难以获取。为此,将长短时记忆(LSTM)网络理论和大系统分散控制理论结合,提出一种基于LSTM的智能分散控制方法;利用LSTM深度学习框架构建不... 详细信息

高层建筑结构复杂,自由度数庞大,采用主动抗震控制方法时结构的精确模型无法建立,整体控制目标也难以获取。为此,将长短时记忆(LSTM)网络理论和大系统分散控制理论结合,提出一种基于LSTM的智能分散控制方法;利用LSTM深度学习框架构建不同类型的分散控制器,并根据Lyapunov稳定性理论推导分散控制器稳定的充分条件,运用遗传算法(GA)对LSTM框架的初始学习率进行优化,提高分散控制器的收敛速度和预测精度。以20层Benchmark模型作为被控对象,研究GA-LSTM分散控制方法的控制性能,并与集中控制效果进行对比分析。结果表明,基于GA-LSTM的智能分散控制方法可以简化控制器结构,对比集中控制可能产生的整体失效现象,具有更高的可靠性和更好的控制效果。

关键词：分散控制长短时记忆(LSTM)网络 Lyapunov稳定性理论遗传算法(GA) 结构振动控制

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考虑地震动摇摆分量作用的输电塔线体系响应

建筑结构学报 2019年第6期40卷 79-88页

作者：魏文晖袁超王浩胡郢武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室

为探究输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应,进行了振动台试验和理论分析。地震动摇摆分量通过小波分析的方法从原始地震记录中取得,此方法以单摆式地震仪在水平和竖向的响应差别为基础,通过摇摆倾斜位移的傅里叶谱和竖向速... 详细信息

为探究输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应,进行了振动台试验和理论分析。地震动摇摆分量通过小波分析的方法从原始地震记录中取得,此方法以单摆式地震仪在水平和竖向的响应差别为基础,通过摇摆倾斜位移的傅里叶谱和竖向速度相似作验证。采用实际输电塔线体系的简化缩尺模型,进行单塔模型和三塔两线模型在顺线向作用下的振动台试验,考察在地震动水平、摇摆及水平-摇摆耦合作用下的结构响应。推导了地震动水平、摇摆加速度和摇摆位移耦合作用下输电塔线体系的动力方程,在方程的激励项中以等效侧向力的形式考虑摇摆转角位移产生的附加P-Δ效应。研究结果表明:理论分析和试验结果吻合较好,证明了理论分析的正确性;地震动摇摆分量不可忽略,其对输电塔线体系的地震响应影响较大,其中由摇摆转角位移产生的附加P-Δ效应会增大输电塔线体系的动力响应,并造成塔体产生一定程度的非对称位移响应;本次试验中,在多维地震作用下,输电线会减弱输电塔主体结构的水平位移和加速度响应,但相对于水平地震动作用,考虑摇摆分量后,输电线对输电塔主体结构响应的减弱效果将会被削弱。

关键词：输电塔线体系摇摆地震动振动台试验小波分析基础转角位移

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基于长短时记忆网络的结构智能控制算法研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第12期47卷 110-115页

作者：涂建维高经纬李召张家瑞武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室

为提高建筑结构智能控制的控制精度及稳定性,在长短时记忆(LSTM)网络理论基础上,提出一种基于深度学习的智能控制算法.通过构建深度学习框架,设计LSTM智能控制器,并将其性能测试结果与反向传播(BP)和径向基函数(RBF)神经网络控制器进行... 详细信息

为提高建筑结构智能控制的控制精度及稳定性,在长短时记忆(LSTM)网络理论基础上,提出一种基于深度学习的智能控制算法.通过构建深度学习框架,设计LSTM智能控制器,并将其性能测试结果与反向传播(BP)和径向基函数(RBF)神经网络控制器进行对比.以Benchmark模型为对象,分析了不同外部激励工况下LSTM智能控制器的泛化能力,并提出了基于结构响应的H2范数评价指标.结果表明:BP和RBF神经网络框架的预测结果相比LSTM框架可能发生局部最优现象,且收敛精度较低;原输入工况下,LSTM控制器的误差为3.30X104,控制效果最高达65.0%;变激励工况下,LSTM控制器的响应峰值及H2范数评价指标均优于BP和RBF神经网络控制器,说明LSTM智能控制器具有良好的控制和泛化性能.

关键词：深度学习长短时记忆网络智能控制时间序列预测泛化能力

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十字换乘地铁车站结构地震响应分析

岩土工程学报 2019年第7期41卷 1227-1234页

作者：王国波余淼坤袁明智李凯达武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室

换乘地铁车站结构由于其显著的空间效应以及其在地下交通线网中的重要性,其抗震性能值得关注。基于某十字换乘车站结构,建立其三维计算分析模型。其中将其简化为两方向相同长度和结构形式的地下框架结构,采用等价线性化模型Davidenkov... 详细信息

换乘地铁车站结构由于其显著的空间效应以及其在地下交通线网中的重要性,其抗震性能值得关注。基于某十字换乘车站结构,建立其三维计算分析模型。其中将其简化为两方向相同长度和结构形式的地下框架结构,采用等价线性化模型Davidenkov模型考虑土体非线性。计算分析了不同地震动类型和幅值作用下换乘车站结构的地震响应规律。同时,将换乘站地震响应与典型的单体车站进行了比较,探讨了其空间效应及抗震性能。基于本文的计算分析结果表明:对于文中计算分析案例而言,由于换乘站端墙的影响,其空间效应比单体车站强,层间相对变形较小,因此其整体抗震性能优于单体车站。另外,由于换乘站平面尺寸相对较大,在一定程度上阻隔了地震波的传播,因而换乘站降低了土体地表响应,而单体车站则放大了土体地表响应。论文研究成果对换乘车站的抗震设计与分析具有一定的参考意义。

关键词：十字换乘车站单体地铁车站地震响应空间效应

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小半径平面曲线隧道地震响应分析

岩土工程学报 2019年第A02期41卷 197-200页

作者：穆嘉豪王国波武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室

基于某实际工程,建立了小半径平面曲线隧道三维分析模型,探讨其在单向水平激振下的地震响应规律。其中考虑了隧道弯曲角度、地震动幅值和类型等因素的影响。通过分析得出了小半径平面曲线隧道的地震响应规律:①响应幅值方面,横向抗震段... 详细信息

基于某实际工程,建立了小半径平面曲线隧道三维分析模型,探讨其在单向水平激振下的地震响应规律。其中考虑了隧道弯曲角度、地震动幅值和类型等因素的影响。通过分析得出了小半径平面曲线隧道的地震响应规律:①响应幅值方面,横向抗震段的响应最大,曲线段其次,纵向抗震段最小;②响应差异方面,曲线部分对隧道加速度影响较小,主要影响隧道的变形;③震动能量方面,随着隧道从横向抗震逐渐过渡到纵向抗震,其震动能量逐渐降低。

关键词：小半径曲线隧道弯曲角度地震响应数值计算

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焊接空间网架结构全寿命期风致疲劳分析

建筑结构学报 2021年第11期42卷 105-115页

作者：刘晖倪新舟陈世超李浩瞿伟廉武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070

针对焊接空间网架结构在服役期内,随使用年限增加而导致结构刚度逐渐降低,加剧结构风致疲劳损伤,提出对结构进行全寿命期风致疲劳分析,以研究结构整个服役期风致抗疲劳性能,保证结构使用安全。通过分析焊接节点与杆件之间连接刚度随裂... 详细信息

针对焊接空间网架结构在服役期内,随使用年限增加而导致结构刚度逐渐降低,加剧结构风致疲劳损伤,提出对结构进行全寿命期风致疲劳分析,以研究结构整个服役期风致抗疲劳性能,保证结构使用安全。通过分析焊接节点与杆件之间连接刚度随裂缝损伤变化的关系,建立网架结构连接刚度可变模型;通过高周疲劳试验,获得节点与杆件之间焊材的应力-寿命(S-N)曲线及疲劳参数;对结构进行风致响应分析,得到结构杆件连接处的应力时程,利用雨流计数法对应力时程进行循环计数,采用Basquin模型的疲劳寿命估算公式和Miner线性累加损伤理论,得到杆件连接处的累积疲劳损伤值和疲劳寿命。以武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构为背景,分析了该结构在无焊接缺陷、有10%的焊接缺陷随机分布和最不利分布三种工况下的100年使用期内,随服役期增加、结构刚度不断降低时的所有杆件疲劳损伤程度。结果表明:网架结构在服役早期,杆件连接处就出现了疲劳损伤和连接刚度降低,随使用年限增加,结构连接刚度进一步降低,疲劳损伤程度也不断加剧,发生连接疲劳破坏的杆件数量大幅增加;特别是有焊接初始缺陷时,结构刚度降低更快,发生连接疲劳破坏的杆件数量更多;即使在良态风环境下,也有杆件连接处发生了疲劳破坏。

关键词：网架结构风致疲劳全寿命期刚度可变焊接缺陷

考虑地震动摇摆分量的输电塔线体系倒塌破坏研究

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武汉理工大学学报 2022年第3期44卷 51-57页

作者：魏文晖朱文蒋祉涵胡郢武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070

为探究地震动摇摆分量对输电塔线体系倒塌破坏的影响,明确了输电塔构件失效准则和输电塔塔体倒塌判定准则后,运用ABAQUS中的非线性动力时程有限元分析,模拟了四塔三线体系在水平地震动和水平-摇摆耦合地震动作用下的倒塌破坏过程,综合... 详细信息

为探究地震动摇摆分量对输电塔线体系倒塌破坏的影响,明确了输电塔构件失效准则和输电塔塔体倒塌判定准则后,运用ABAQUS中的非线性动力时程有限元分析,模拟了四塔三线体系在水平地震动和水平-摇摆耦合地震动作用下的倒塌破坏过程,综合分析了构件损伤情况、节间位移角以及塔顶水平位移三项判定指标。结果表明:地震动摇摆分量扩大了塔体的损伤范围、加深了构件的损伤程度,使得大量构件因失效而退出工作,导致输电塔体没有足够的支撑构件而发生倒塌破坏;塔体的薄弱位置主要集中在塔身中下部,摇摆分量的施加使得该区域的局部变形显著增大,塔体由于侧移超过规范限值而被判定为倒塌破坏;摇摆分量不仅增大了塔顶水平位移幅值,还使得塔体产生了具有非对称特点的附加P-Δ效应,塔顶单侧偏移不断累积而引发结构倒塌。

关键词：输电塔线体系地震动摇摆分量倒塌破坏有限元分析

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考虑剪切变形的宏纤维复合材料驱动力方程

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第8期48卷 44-49页

作者：涂建维 ABUOBIEDA Alamin Ahmed Almansoor 张家瑞陈浩武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070

针对经典板理论(CPT)未考虑宏纤维复合材料(MFC)的剪切变形使得计算结果产生较大误差的问题,运用正弦剪切变形理论(SSDT),引入局部位移分布函数,推导了新的MFC驱动力方程.以MFC层合板结构的端部位移为例,将基于SSDT的MFC驱动力计算结果... 详细信息

针对经典板理论(CPT)未考虑宏纤维复合材料(MFC)的剪切变形使得计算结果产生较大误差的问题,运用正弦剪切变形理论(SSDT),引入局部位移分布函数,推导了新的MFC驱动力方程.以MFC层合板结构的端部位移为例,将基于SSDT的MFC驱动力计算结果与基于CPT的计算结果进行了比较.研究表明:采用基于SSDT的MFC驱动力方程计算的端部位移结果优于基于CPT的MFC驱动力计算的端部位移结果,且具有更好的精度和适用性,可以推广到MFC对平板结构的减振与驱动控制领域.

关键词：宏纤维复合材料层合板剪切变形理论位移分布函数驱动力