当前位置:主页 > 科技论文 > 路桥论文 >

基于差分进化算法的混凝土德拜模型的研究

发布时间:2018-07-22 10:41
【摘要】:当今社会,交通在国民经济中占据着非常重要的地位,而混凝土是道路建设中应用最广泛的材料之一。大规模的公路建设完成后,伴随而来的是运营期间的病害治理,而路面积水、塌陷等是影响道路安全最常见的危害。国内外调查研究报到表明,有一定比例的道路,由于渗、漏水及塌陷等病害,对道路交通有严重的威胁,缩小了道路的维护周期和使用寿命,并且影响交通质量。探地雷达无损检测技术由于抗干扰能力强、使用方便、检测速度快、分辨率高、非破坏性等优点,广泛地应用于地下工程领域。探地雷达主要对采集的数据进行预处理,然后通过人工分析进行识别,判定地下目标体的大小、深度和方位等特征参数。本文的理论基础是电磁波在有损耗且色散媒质中的传播规则,采用探地雷达无损检测技术测得实验制混凝土的介电常数,建立与混凝土内部结构和测量数据相符的数学模型。由于差分进化算法可处理复杂的实际优化问题、并行性、鲁棒性、自适应性以及易与其它算法结合等优点,故将其应用到所建模型中的参数优化。时域有限差分方法是应用Yee元胞的空间网格模型,利用中心差商替代微商,将空间连续变量离散化,把电磁场进行规约化,得到二维空间上的时域有限差分方程。在给定初始值和边界条件后,本文选择吸收效果较好的完全匹配层吸收边界,应用时域有限差分方法求解高频电磁波在混凝土中传播的麦克斯韦方程。麦克斯韦方程概括了宏观电磁场的基本性质,它揭示了电场与磁场之间,以及电磁场与电荷、电流之间的相互关系,是一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律。本文通过软件GprMax正演数值模拟了实际交通中频繁出现的混凝土空洞、积水、钢筋变形及坍塌等灾害现象,并验证方程解的正确性。数值模拟结果表明:(1)本文建立的关于混凝土特征参数的数学模型是有效的,并且符合混凝土自身结构特征及观测数据;(2)应用差分进化算法优化模型中的参数是有效的,差分进化算法的Matlab编程是可行的;(3)利用时域有限差分方法求得麦克斯韦方程的数值解是可靠的;(4)应用软件GprMax模拟高频电磁波在混凝土媒质中的传播,雷达剖面图能够准确地定位埋藏物的位置、分界面反射波的特征以及空洞、水泡和钢筋等埋藏物反射的强弱。
[Abstract]:Nowadays, traffic occupies a very important position in the national economy, and concrete is one of the most widely used materials in road construction. After the completion of large-scale highway construction, it is accompanied by disease management during the operation period, and the road surface water accumulation and collapse are the most common hazards affecting road safety. The investigation and research at home and abroad show that there is a certain proportion of roads, due to seepage, water leakage and collapse and other diseases, there is a serious threat to road traffic, reduce the maintenance cycle and service life of roads, and affect the quality of traffic. Non-destructive testing technology of ground penetrating radar is widely used in underground engineering field because of its strong anti-jamming ability, convenient use, high detection speed, high resolution, non-destructive and so on. Ground penetrating radar (GPR) mainly preprocesses the collected data and then identifies them by manual analysis to determine the characteristic parameters such as size depth and azimuth of underground objects. The theory of this paper is based on the propagation rules of electromagnetic waves in lossy and dispersive media. The dielectric constant of concrete is measured by using ground-penetrating radar nondestructive testing technique, and a mathematical model consistent with the internal structure of concrete and the measured data is established. Because differential evolution algorithm can deal with complex practical optimization problems, parallelism, robustness, adaptability and easy combination with other algorithms, it is applied to the parameter optimization of the model. The finite-difference time-domain (FDTD) method applies Yee cell's spatial grid model to discretize the spatial continuous variables and normalize the electromagnetic field by using the center difference quotient instead of the differential quotient. The finite-difference time-domain equations in two-dimensional space are obtained by using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Given the initial values and the boundary conditions, a perfectly matched layer absorbing boundary is chosen, and the Maxwell equation of high frequency electromagnetic wave propagation in concrete is solved by using the finite difference time-domain method. Maxwell's equation summarizes the basic properties of the macroscopic electromagnetic field, which reveals the relationship between the electric field and the magnetic field, as well as between the electromagnetic field and the charge and the current, which is the universal rule followed by all the macroscopic electromagnetic phenomena. In this paper, through the software GprMax forward numerical simulation, the frequent occurrence of concrete cavities, water accumulation, steel bar deformation and collapse in actual traffic are simulated, and the correctness of the equation solution is verified. The numerical simulation results show that: (1) the mathematical model of concrete characteristic parameters established in this paper is effective and accords with the concrete structural characteristics and observed data; (2) the differential evolution algorithm is used to optimize the parameters in the model. The Matlab programming of differential evolution algorithm is feasible. (3) it is reliable to obtain the numerical solution of Maxwell equation by using finite difference time domain method. (4) the software GprMax is used to simulate the propagation of high frequency electromagnetic wave in concrete medium. Radar profiles can accurately locate the location of buried objects, the characteristics of the reflected waves at the interface, and the reflection of holes, blisters and steel bars.
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U414;TP18

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王艳宜;;改进差分进化算法及其应用[J];机械设计与研究;2010年05期

2 张鹏;;基于差分进化的混合地面等待优化策略[J];桂林航天工业高等专科学校学报;2012年03期

3 宁桂英;周永权;;一种求解二重积分的差分进化算法[J];哈尔滨理工大学学报;2013年02期

4 王惠卿;;结合机械设计约束处理的差分进化算法[J];电子制作;2013年13期

5 蔡亮;杨启文;岳兴汉;;一种基于混合差分策略的改进差分进化算法[J];河海大学常州分校学报;2007年04期

6 谭跃;谭冠政;;混沌局部搜索策略的差分进化算法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年05期

7 万东;;差分进化算法研究及其应用[J];科学技术与工程;2009年22期

8 乔英;高岳林;江巧永;;一种新局部搜索策略的差分进化算法[J];太原理工大学学报;2011年04期

9 曲福恒;胡雅婷;杨勇;谷欣超;;改进差分进化算法及其在模糊聚类分析中的应用[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年04期

10 黄林峰;;基于离散差分进化算法的多维0/1背包问题求解[J];硅谷;2012年20期

相关会议论文 前10条

1 陆丝馨;肖健梅;王锡淮;;基于改进差分进化算法的舰船电网重构[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

2 楼洋;李均利;陈刚;;基于个体排序的差分进化算法[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年

3 张倩;李海港;;多目标问题的差分进化算法研究[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年

4 裴振奎;刘真;赵艳丽;;差分进化算法在多目标路径规划中的应用[A];中国运筹学会模糊信息与模糊工程分会第五届学术年会论文集[C];2010年

5 刘国帅;杨侃;陈静;周景舒;周冉;郑姣;;差分进化算法在三峡电站厂内经济运行中的应用[A];中国水文科技新发展——2012中国水文学术讨论会论文集[C];2012年

6 刘潇;桂卫华;王雅琳;王晓丽;阳春华;;一种改进的多目标差分进化算法研究[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年

7 赵娟;蔡涛;邓方;杨红伟;;基于改进差分进化算法的脉冲控制方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

8 袁沈坚;顾幸生;;基于差分进化的膜计算优化算法[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集(自动化专题)[C];2010年

9 姜立强;郭铮;刘光斌;;差分进化算法缩放因子取值策略研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年

10 倪惠康;杜文莉;钱锋;;基于改进差分进化算法的PID参数优[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年

相关博士学位论文 前10条

1 孙浩;差分进化多目标优化算法及其在铝热连轧轧制规程中应用[D];燕山大学;2015年

2 陈盈果;面向任务的快速响应空间卫星部署优化设计方法研究[D];国防科学技术大学;2014年

3 贾东立;改进的差分进化算法及其在通信信号处理中的应用研究[D];上海大学;2011年

4 刘荣辉;多阶段自适应差分进化算法及应用研究[D];东华大学;2012年

5 郭鹏;差分进化算法改进研究[D];天津大学;2012年

6 王旭;改进差分进化算法及其在可逆逻辑综合中的应用[D];东华大学;2013年

7 董明刚;基于差分进化的优化算法及应用研究[D];浙江大学;2012年

8 王天意;大地电磁迭代有限元与改进差分进化正反演算法研究[D];中国地质大学(北京);2015年

9 陈亮;改进自适应差分进化算法及其应用研究[D];东华大学;2012年

10 徐斌;基于差分进化算法的多目标优化方法研究及其应用[D];华东理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 高静;量子差分进化算法在油田开发中的应用研究[D];浙江大学;2015年

2 万婧;基于离散微粒群算法和混合差分进化算法的复杂生产调度问题求解[D];昆明理工大学;2015年

3 张转;基于差分进化算法的混凝土德拜模型的研究[D];长安大学;2015年

4 江华;差分进化算法的改进及其在K-means聚类算法中的应用[D];华中师范大学;2015年

5 周志刚;基于差分进化算法的信用风险度量模型研究[D];华中师范大学;2015年

6 宁桂英;差分进化算法及其应用研究[D];广西民族大学;2008年

7 刘俊梅;混合差分进化算法及应用研究[D];北方民族大学;2010年

8 王洪波;基于差分进化计算的聚类算法研究[D];山东师范大学;2012年

9 呼忠权;差分进化算法的优化及其应用研究[D];燕山大学;2013年

10 王久杰;改进的混沌差分进化算法及其应用[D];长安大学;2014年



本文编号:2137179

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2137179.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户8f529***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com