[发明专利]一种基于遗传算法的古塔力学参数反分析方法

摘要

本发明属于古建筑力学分析技术领域，具体涉及一种基于遗传算法的古塔力学参数反分析方法，包括以下步骤：S1、基于响应面法，以参数组合的规范值为中心，以某幅度的前后范围确定待拟合参数变化区间，各区间的端点值即为参数最大、最小值，以此找出响应值的最大、最小值；S2、建立待分析结构的有限元模型；S3、确定待反分析问题的参数个数及其允许变化的范围并采用BBD方法设计参数值；通过对原始试验数据均一化处理再构造响应面函数，提出改进的响应面法，并将改进的响应面与遗传算法融合的一种新方法，两种算法融合后可快速找到满足工程精度要求的最优参数，尤其解决了古建筑有限元分析中物理参数值不确定的问题。

主权项

1.一种基于遗传算法的古塔力学参数反分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于响应面法，以参数组合的规范值为中心，以某幅度的前后范围确定待拟合参数变化区间，各区间的端点值即为参数最大、最小值，以此找出响应值的最大、最小值；S2、建立待分析结构的有限元模型；S3、确定待反分析问题的参数个数及其允许变化的范围并采用BBD方法设计参数值；S4、将上述试验参数组合值依次输入有限元软件，计算结构对应的响应值，整理参数值与响应值；S5、在响应面数值模型拟合前，对这些参数值和响应值的原始数据进行均一化处理，使每个参数值和响应值都严格映射到区间[0，1]，构建参数值与响应值之间的响应面数值模型；S6、利用最小二乘法联结上述模型的响应面估计值与试验对应的实测值，建立参数反分析的目标函数如下：式中：F(x′₁,x′₂,…,x′_k)为反分析目标函数；F_i′(x′₁,x′₂,…,x′_k)为第i个改进的响应面函数估计值，T′为归一化的实测响应值，T为实测响应值；S7、遗传算法计算设置：将参数值和响应值的种群区间均设置为[0，1]，并以各参数中心值组合为初始种群；对上述目标函数取最小值，建立遗传算法的适应度函数，并以待反分析问题的精度要求为参数寻优的约束条件；式中：Fmin(x′1,x′2,…,x′k)为遗传算法适应度函数；ε为待反分析问题的精度；S8、收敛准则及终止条件：根据第7步的约束条件和规定的适应度函数，运用遗传算法的选择，交叉，变异操作算子在[0，1]区间内不断迭代计算，直到找到满足精度要求的最小适应度函数值，输出最优参数组合，程序运行终止。