[发明专利]一种基于遗传学算法的逆推开孔发泡材料参数的方法

说明书

本发明属于声学材料的技术领域，公开了一种基于遗传学算法的逆推开孔发泡材料参数的方法，应用于单层多孔材料，包括以向量形式表示待测开孔发泡材料的声学参数和物理参数，对其进行编码生成二进制的染色体种群；而后经过解码带入吸声系数仿真模型中计算仿真吸声系数，将所述仿真吸声系数与通过实验测得的实验吸声系数带入目标函数中计算，利用遗传算法筛选出目标函数结果较优的种群个体；对所述的种群个体进行变异、交叉操作，生成新的较优染色体种群，重复执行步骤二进行筛选，直到筛选出的种群个体所求目标函数平均值公差满足收敛标准，此时对应的种群个体中的各个参数即为要求的待测开孔发泡材料的声学参数和物理参数。

技术领域

本发明属于声学材料的技术领域，具体涉及一种基于遗传学算法的逆推开孔发泡材料参数的方法。

背景技术

开孔发泡类吸声材料多属于弹性多孔材料。声波在其内部传播时在经过流相和固相的粘性和热耗散后发生衰减，但是常见的用于表征上述现象的模型多为等效流体模型(如Johnson-Champoux-Allard等模型)，只考虑声波在流相中的衰减现象，未考虑声波在固相中的衰减现象，主要原因在于材料的物理参数不便于测量。对于多孔弹性材料，采用基于Biot理论和等效流体模型建立的数值模型计算其吸声系数是最准确的方法，目前已经有很多研究成果在关于如何准确获得上述模型的所有参数的问题上，Bolton提出以阻抗管测量的吸声系数和传递损失为参数，并建立了Biot理论与有限元计算模型的联系，从而推导了固相的物理参数结果；Chazot和Zhang利用贝叶斯分析法建立了驻波管测量与Biot理论物理参数之间的联系，求解了固相物理参数；Vanhuyse等人基于轴对称声波和全局优化算法在有限元模型中对边缘约束的样品计算了其Biot理论固相物理参数。

但是，以上模型的计算中，不仅需要阻抗管测试的结果出现明显的共振曲线特征，吸声系数曲线出现较大峰谷，而且部分方法需要测试中采用边缘约束的样品安装方式，测试要求非常严格，限制了应用范围。

发明内容

本发明提供了一种基于遗传学算法的逆推开孔发泡材料参数的方法，解决了传统的评判车辆脱轨的准则在某些情况下并不能准确的预警列车的运行状态，准确度较差等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种基于遗传学算法的逆推开孔发泡材料参数的方法，应用于单层多孔材料，包括以下步骤：

步骤一、以向量形式表示待测开孔发泡材料的声学参数和物理参数，对其进行编码生成二进制的染色体种群；

步骤二、而后经过解码带入吸声系数仿真模型中计算仿真吸声系数，将所述仿真吸声系数与通过实验测得的实验吸声系数带入目标函数中计算，利用遗传算法筛选出目标函数结果较优的种群个体；

步骤三、对所述较优的种群个体进行变异、交叉操作，生成新的染色体种群，重复执行步骤二进行筛选，直到筛选出的种群个体所求目标函数平均值公差满足收敛标准，此时对应的种群个体中的各个参数即为要求的待测开孔发泡材料的声学参数和物理参数。

进一步，所述目标函数Fitness设置为

其中，α^T、α^s分别是测试吸声系数和仿真吸声系数的离散点集，var[α^T]和var[α^s]分别表示它们的方差，n表示测试吸声系数的频率点个数，和分别表示频率i处测试吸声系数和仿真吸声系数的结果。

进一步，对所述步骤二中解码后的二进制染色体种群中的各个参数设置约束条件，所述约束条件设置为

100σ1000000     10e-4Λ1

0.01φ0.99       10e-4Λ'1