基于BP人工神经网络的基础隔震智能初步设计系统研究

发布时间：2016-09-18 20:58

  本文关键词：基于BP人工神经网络的基础隔震智能初步设计系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

《兰州理工大学》 2010年

基于BP人工神经网络的基础隔震智能初步设计系统研究

范萍萍  

【摘要】： 基础隔震技术作为一种有效的抗震设计手段在我国得到广泛的应用,为减轻地震灾害提供了一条合理、有效、安全的新途径,并在防震减灾事业中起到积极的推动作用。2008年汶川地震后,隔震结构在地震中表现出良好的抗震性能,使得隔震技术在我国得到了更加迅速的发展。 针对隔震结构发展迅速且设计方法比较复杂这一现状,本文利用人工神经网络建立以隔震设计样本集为基础的因果关系网络,通过神经网络反映出上部结构基本参数与隔震后结构最大层剪力比和隔震支座最大位移之间较强的非线性关系,提出一种快速、高效的基于BP神经网络的基础隔震智能初步设计系统。 首先,应用标准BP人工神经网络,以建筑结构的抗震设防类别、设防烈度、场地类别、地震分组、高宽比、长宽比、刚度,质量和面积为主要影响因子,以隔震后结构的最大层剪力比和支座最大位移为输出结果,建立隔震初步设计系统。通过网络测试表明该网络的准确率较高,说明基于标准BP神经网络的隔震初步设计系统对隔震结构减震效果的分析具有一定的可行性,但在网络的训练速度、精度等方面还有待进一步提高。 其次,针对基于标准BP神经网络的基础隔震初步设计系统存在的问题,对标准BP神经网络进行改进,改进后的BP神经网络有效的提高了网络的学习速度,缩短了训练时间,提高了网络测试准确率。说明本文采用的改进方法是可行的,改进后的神经网络具有良好得推广价值和实际应用价值。 最后,应用改进后的BP神经网络,结合隔震结结构设计的特点,建立了基础隔震智能设计系统。并利用MATLAB7.5强大的图形处理功能,设计了本系统的操作界面,使整个基础隔震智能初步设计系统具有良好的实用性和交互性。 通过工程实例验证,本文建立的基础隔震智能初步设计系统操作简单、使用方便,能够将前人的设计经验通过神经网络储存并推广,为基础隔震设计起到辅助的作用。从而极大地提高工程设计的质量,缩短设计周期、加快设计进程,实现经验共享,提高整个隔震设计效率。

【关键词】：
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU352.12
【目录】：

目录5-9

摘要9-10

ABSTRACT10-12

第1章 绪论12-18

1.1 引言12-13

1.2 传统抗震方法及其不足13-14

1.3 基础隔震结构的发展和应用14-15

1.4 本文的主要研究内容15-18

1.4.1 课题的来源15

1.4.2 课题的提出及课题研究的意义15-16

1.4.3 本课题的研究方法及主要研究内容16-18

第2章 基础隔震理论及其结构设计18-28

2.1 基础隔震结构概述18-21

2.1.1 基础隔震结构的基本原理18

2.1.2 基础隔震结构减震的动力学原理18-19

2.1.3 基础隔震结构反应谱特性19

2.1.4 基础隔震结构的分类19-20

2.1.5 基础隔震结构的应用范围20

2.1.6 基础隔震结构的优点20-21

2.2 基础隔震结构的设计21-27

2.2.1 基础隔震结构的适用条件21-22

2.2.2 基础隔震结构的设防目标22

2.2.3 基础隔震结构的设计内容22-26

2.2.4 基础隔震结构的设计步骤26-27

2.3 本章小结27-28

第3章 BP神经网络的基本理论28-44

3.1 人工神经网络的基本理论及应用28-36

3.1.1 神经元模型28-30

3.1.2 人工神经元的传递函数30-31

3.1.3 神经网络的分类31-32

3.1.4 神经网络的基本功能及特点32-34

3.1.5 人工神经网络的发展和应用34-36

3.2 BP神经网络的基本原理36-41

3.2.1 BP神经网络简介36-38

3.2.2 BP神经网络的学习算法38-40

3.2.3 BP神经网络的主要功能40-41

3.3 BP神经网络的程序实现41-43

3.3.1 标准BP神经网络的算法流程41-42

3.3.2 MATLAB 7.5神经网络工具箱42-43

3.4 本章小结43-44

第4章 基于标准BP神经网络的隔震初步设计系统的分析研究44-60

4.1 引言44

4.2 神经网络BZBP-J的分析研究44-53

4.2.1 神经网络BZBP-J的网络结构设计44-45

4.2.2 神经网络BZBP-J的传递函数选择45-46

4.2.3 神经网络BZBP-J的样本集设计46-50

4.2.4 神经网络BZBP-J的MATLAB程序设计50

4.2.5 神经网络BZBP-J的训练50-51

4.2.6 神经网络BZBP-J的测试51-53

4.3 神经网络BZBP-W的分析研究53-59

4.3.1 神经网络BZBP-W的网络结构设计53-54

4.3.2 神经网络BZBP-W的传递函数选择54

4.3.3 神经网络BZBP-W的样本集设计54-56

4.3.4 神经网络BZBP-W的MATLAB程序设计56

4.3.5 神经网络BZBP-W的训练56-57

4.3.6 神经网络BZBP-W的测试57-59

4.4 本章小结59-60

第5章 基于改进后BP神经网络的隔震初步设计系统的分析研究60-71

5.1 标准BP神经网络的缺点60-61

5.1.1 标准BP神经网络的缺点60

5.1.2 标准BP网络缺点存在的原因60-61

5.1.3 本文中标准BP算法存在的问题61

5.2 标准BP算法的改进61-63

5.2.1 L-M优化算法61-62

5.2.2 动最梯度学习算法62-63

5.2.3 本文BP算法的改进方案63

5.3 改进后神经网络BP-J的分析研究63-66

5.3.1 神经网络BP-J的建立63-64

5.3.2 神经网络BP-J的训练64-65

5.3.3 神经网络BP-J的测试65-66

5.4 改进后神经网络BP-W的建立66-69

5.4.1 神经网络BP-W的建立66-67

5.4.2 神经网络BP-W的训练67-68

5.4.3 神经网络BP-W的测试68-69

5.5 两种神经网络的比较69-70

5.6 本章小结70-71

第6章 基础隔震智能初步设计系统的分析研究71-80

6.1 人工智能设计系统介绍71

6.2 基础隔震智能初步设计系统的组成71-74

6.2.1 输入系统73

6.2.2 智能分析系统73-74

6.2.3 输出系统74

6.3 基础隔震智能初步设计系统的基本流程74-76

6.4 智能隔震初步设计系统的操作界面设计76-78

6.4.1 MATLAB GUI简介76

6.4.2 GUI界面设计76-78

6.5 实例分析78-79

6.6 本章小结79-80

结论与展望80-82

1. 结论80-81

2. 展望81-82

参考文献82-85

致谢85-86

附A 攻读学位期间所发表的学术论文目录86

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李志华;隔震初步设计系统软件及可视化[D];兰州理工大学;2012年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 汤皓;陈国兴;;灰关联与人工神经网络在建筑物震害预测中的应用[J];地震工程与工程振动;2006年03期

2 王燚;郭伟;;一种混沌神经网络的混沌时间序列预测[J];电子测量与仪器学报;2007年06期

3 李慧;王红丽;杜永峰;;钢框架连接损伤的两种改进BP算法的比较分析[J];工程抗震与加固改造;2006年06期

4 赵艳林;杨军平;黄剑飞;吕海波;;基于BP神经网络的单层钢筋混凝土柱工业厂房震害预测[J];桂林工学院学报;2006年04期

5 杜永峰;郭剑虹;;基于RBF神经网络的结构动力响应预测[J];兰州理工大学学报;2006年02期

6 李慧,杜永峰,屠锦敏,周茗如,宋彧 ,邓学晶;叠层橡胶垫基础隔震技术的研究[J];甘肃工业大学学报;1999年02期

7 李慧;王红丽;杜永峰;张冬兵;;基于改进BP算法的刚框架连接损伤识别方法[J];甘肃科学学报;2007年02期

8 黄浩;陶龙光;李幻;;人工神经网络在岩土工程中的应用状况及前景[J];工业建筑;2007年S1期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 侯鹏;夹层橡胶基础隔震结构动力分析[D];西南交通大学;2003年

2 何雪忠;复杂大分子体系相平衡性质的神经网络预测[D];郑州大学;2004年

3 张志公;大底盘多塔楼结构基础隔震性能分析与研究[D];兰州理工大学;2006年

4 王红丽;框架结构节点损伤识别的数值与实验研究[D];兰州理工大学;2007年

5 杜刚;改进的BP神经网络在地下水质评价中的应用[D];上海师范大学;2007年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 单方,陈璞;注塑机锁模机构CAD的研究与开发[J];工程塑料应用;2001年09期

2 王建强,姚谦峰;基础隔震偏心结构扭转振动反应分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期

3 谢勇谋,谭光杰,胥良;利用人工神经网络由静力触探推算液化指数[J];四川建筑科学研究;2004年02期

4 姜东均;白良;赵党书;赵惠敏;;建筑施工与昆明旅游环境探讨[J];四川建筑科学研究;2006年03期

5 刘纪陆;;基础隔震结构的精确求解方法[J];四川建筑科学研究;2006年06期

6 郑宇;王月明;吴芳;毛杰;;底部框架—抗震墙结构在平稳随机干扰下的响应[J];四川建筑科学研究;2008年01期

7 丁浩然;王清远;;钢框架加层整体结构动力特性的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2009年02期

8 李扬;李自力;;铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响[J];四川建筑科学研究;2009年04期

9 张大长;陈怀亮;韩丽婷;韩晓健;;反复压力作用下橡胶的承载力—变形特性的试验研究[J];四川建筑科学研究;2009年05期

10 苏琳;苏琪;;利用系数计算多层内框架房屋水平地震作用和楼层地震剪力的分析[J];四川建筑科学研究;2009年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王琪;;多结构联系体系磁流变阻尼器半主动控制系统优化设计[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年

2 李萍;薛克敏;刘小旦;;人工智能技术在汽车覆盖件成形过程的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

3 冯羽;马凤山;魏爱华;赵海军;郭捷;;灰色系统与神经网络组合模型在地下水水位预测中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

4 李琨;王晓东;刘会景;张云生;苗琦;;瓦斯“冒大数”及其神经网络滤波器的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

5 谷伟;温小栋;刘斌;;摩擦隔震砌体房屋考虑竖向地震作用影响研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）下册[C];2011年

6 张弛;;离心风机风井噪声治理隔振研究[A];现代振动与噪声技术（第九卷）[C];2011年

7 刘伟庆;王曙光;;建筑结构隔震减震设计的现状与发展趋势[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年

8 杜永峰;李慧;吴忠铁;李松;唐能;;近场多维地震激励的隔震结构高宽比限值分析研究[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

9 唐曹明;杨韬;黄茹蕙;郭浩;肖青;张军;;砌体结构加固改造中的几个问题[A];第八届全国地震工程学术会议论文集（Ⅱ）[C];2010年

10 王洪涛;陈彦江;闫维明;李勇;程建旗;黄飞鸿;;复合式金属型阻尼器在高架桥减震控制中的应用研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集（Ⅱ）[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年

2 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年

3 许宏成;拉索预应力双曲抛物面网壳结构受力性能研究[D];山东科技大学;2010年

4 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年

5 江达秀;基于HMAX模型的人脸表情识别研究[D];浙江理工大学;2010年

6 任克彬;大型渡槽结构主动变阻尼控制研究[D];郑州大学;2010年

7 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年

8 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年

9 王建亮;摩擦摆基础隔震结构多维地震反应分析[D];郑州大学;2009年

10 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏经宇,曾德民;我国建筑结构隔震技术的研究和应用[J];地震工程与工程振动;2001年S1期

2 倪国葳;张玉敏;赵亚敏;;建筑结构基础隔震分析[J];地震工程与工程振动;2006年03期

3 汤皓;陈国兴;李方明;;基于BP神经网络模型的多层砖房震害预测方法[J];地震工程与工程振动;2006年04期

4 陈志武,沈宪章,杜大军,冯冬青;基于MATLAB、VB的BP网络在储粮害虫识别中的应用[J];电脑开发与应用;2004年06期

5 杨莉,刘杰,周跃峰,尚勇,严璋;基于客户/服务器的绝缘诊断及管理专家系统的开发[J];电网技术;1998年10期

6 李慧;王红丽;杜永峰;;钢框架连接损伤的两种改进BP算法的比较分析[J];工程抗震与加固改造;2006年06期

7 杜永峰;林治丹;;双向水平地震作用下串联隔震结构的振动控制[J];工程抗震与加固改造;2010年04期

8 赵艳林;杨军平;黄剑飞;吕海波;;基于BP神经网络的单层钢筋混凝土柱工业厂房震害预测[J];桂林工学院学报;2006年04期

9 杜永峰;郭剑虹;;基于RBF神经网络的结构动力响应预测[J];兰州理工大学学报;2006年02期

10 李慧,杜永峰,屠锦敏,周茗如,宋彧 ,邓学晶;叠层橡胶垫基础隔震技术的研究[J];甘肃工业大学学报;1999年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张志公;大底盘多塔楼结构基础隔震性能分析与研究[D];兰州理工大学;2006年

2 穆云峰;RBF神经网络学习算法在模式分类中的应用研究[D];大连理工大学;2006年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李晓红,靳晓光,亢会明,卢义玉;隧道位移智能化反分析及其应用[J];地下空间;2001年04期

2 聂永萍;人工神经网络与计算机[J];重庆邮电学院学报;1998年04期

3 赵其华,孙钧,徐伟;地连墙变形的神经网络多步预测研究[J];成都理工学院学报;2002年05期

4 张美华,陈宏;几种模糊聚类法在环境质量综合评价中的应用[J];重庆环境科学;1999年03期

5 李建锋,史逸芬;BP算法的改进及其在CAPP中的应用[J];成组技术与生产现代化;1995年Z1期

6 鞠彦忠,张增军,陈景彦,王显利;基于柔度法的结构损伤识别[J];东北电力学院学报;2004年01期

7 徐祥文,黄崇福;结构动力反应与震害关系的模糊识别[J];地震工程与工程振动;1989年02期

8 尹之潜,李树桢,杨淑文,赵直;震害与地震损失的估计方法[J];地震工程与工程振动;1990年01期

9 刘文光,周福霖,庄学真,冯德民,三山刚史,加藤泰正;铅芯夹层橡胶隔震垫基本力学性能研究[J];地震工程与工程振动;1999年01期

10 杜永峰,赵国藩;隔震结构中非经典阻尼影响及最佳阻尼比分析[J];地震工程与工程振动;2000年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张迪;叠层橡胶支座基础隔震结构计算实用模型及工程应用[D];甘肃工业大学;2001年

2 郭小东;设有夹层橡胶支座的底框隔震结构的分析与研究[D];南京理工大学;2002年

3 陈伟;应用神经网络技术的框架结构节点损伤诊断研究[D];武汉理工大学;2002年

4 张宇峰;底框结构采用基础隔震技术的非线性时程分析[D];西南交通大学;2003年

5 张丽梅;钢桁架结构无损检测的动力学敏感参数研究[D];河北农业大学;2004年

6 沈东强;基于神经网络的土木工程结构损伤识别方法研究[D];武汉大学;2004年

7 岳桂华;基于神经网络的结构损伤识别[D];哈尔滨工程大学;2004年

8 岳艳芳;基于动力分析的结构损伤检测方法研究[D];东南大学;2004年

9 王建萍;RBF神经网络在平面桁架损伤检测中的应用研究[D];河北农业大学;2005年

10 范进胜;神经网络在钢筋混凝土框架结构损伤检测中的应用研究[D];河北农业大学;2005年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 段绍春;地震作用下的基础隔震滑移分析[J];丹东纺专学报;1997年04期

2 高金英;建筑防震设计的新思维[J];泰安教育学院学报岱宗学刊;1997年04期

3 程玉兰;隔震建筑结构地震动力响应时程分析[J];新疆工学院学报;1998年04期

4 黄建文,赵斌,高兑现;基础隔震对结构鞭梢效应的控制作用分析[J];西安科技学院学报;1999年03期

5 吴子燕,赵玉立;滑动隔震建筑物的基础板与隔震层间的运动状态研究[J];机械科学与技术;2000年S1期

6 赵斌,梅占馨;日本建筑隔震技术的研究现状与发展[J];西北建筑工程学院学报(自然科学版);1998年02期

7 王建梅;建筑工程结构抗震新措施——橡胶垫基础隔震减震[J];西北轻工业学院学报;1999年04期

8 李向真,俞虹桥;新型单自由度基础隔震体系简化计算方法研究[J];地震工程与工程振动;2002年05期

9 江宜城,唐家祥;多维地震动作用下基础隔震结构地震响应分析[J];工程抗震;2002年02期

10 郭惠勇,张陵,蒋健;电力电容器组架结构抗震性能的优化分析和计算[J];工程抗震;2002年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈作炳;艾春庭;夏雪峰;;BP神经网络仿真软件[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

2 孙伶俐;何绪飞;邓忠民;;基于BP神经网络的飞行器结构损伤量化分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年

3 张德欣;张海祥;陈友良;;基于BP神经网络的电子战系统干扰能力评估[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

4 王伟珍;刘春红;张漫;李民赞;刘刚;;基于BP神经网络的温室番茄光合作用速率预测模型研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

5 薛志强;李毅;曹燕;;改进的BP神经网络在模拟电路故障诊断中的应用研究[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年

6 王硕;;BP神经网络在高速公路交通量预测中的应用[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年

7 郑萍;苏中滨;贾银江;;基于BP神经网络的牲畜产量预测算法的研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年

8 简季;杨武年;马正龙;陈园园;;BP神经网络在土地分类中的应用研究——以汶川地区为例[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

9 冯慧芳;刘阳;李胜;吴慎振;;基于小波分析的BP神经网络在交通运输能力预测中的应用[A];第六届（2011）中国管理学年会论文摘要集[C];2011年

10 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 李栋;[N];珠海特区报;2009年

2 李高超;[N];国际商报;2009年

3 本报记者 史丰蕾;[N];中国能源报;2010年

4 记者 崔茉;[N];中国石油报;2011年

5 记者 陈其珏　编辑 朱贤佳;[N];上海证券报;2010年

6 媒体评论员 邱林;[N];中国高新技术产业导报;2010年

7 特派记者 张东明;[N];珠海特区报;2011年

8 记者 闫磊;[N];经济参考报;2010年

9 记者 宋阳;[N];中国经济导报;2009年

10 张晓华　詹铃;[N];中国化工报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨宇;双向地震作用立式储罐基础隔震研究[D];东北石油大学;2011年

2 胡紫东;考虑支座相关性的基础隔震结构地震响应研究[D];华中科技大学;2011年

3 崔利富;大型LNG储罐基础隔震与晃动控制研究[D];大连海事大学;2012年

4 王吉权;BP神经网络的理论及其在农业机械化中的应用研究[D];沈阳农业大学;2011年

5 李英伟;基于增量改进BP神经网络微波深度干燥模型及应用研究[D];昆明理工大学;2011年

6 李延涛;考虑土—结构动力相互作用的基础隔震与结构控制理论研究[D];天津大学;2004年

7 杨艳子;基于BP网络和稳健性分析的机械扩径工艺参数优化[D];燕山大学;2010年

8 杜永峰;被动与智能隔震结构地震响应分析及控制算法[D];大连理工大学;2003年

9 牟洪波;基于BP和RBF神经网络的木材缺陷检测研究[D];东北林业大学;2010年

10 孙晓琳;基于Kalman滤波和BP神经网络的财务危机动态预警模型研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 范萍萍;基于BP人工神经网络的基础隔震智能初步设计系统研究[D];兰州理工大学;2010年

2 钟声;基于遗传算法的BP神经网络的土坝渗流场反演研究[D];西安理工大学;2010年

3 于硕;基于小波和BP神经网络的手写体数字识别方法[D];吉林大学;2010年

4 李继萍;基于BP神经网络的载体桩质量预测研究[D];河北工程大学;2010年

5 帅亮;神经网络在SAR图像中识别海冰的应用[D];大连海事大学;2005年

6 何楚衡;基于改进BP神经网络的钢坯加热炉温度优化控制的研究[D];南华大学;2010年

7 黄博;基于BP神经网络的兰州地区军用油料消耗预测[D];兰州大学;2011年

8 王秀芝;物流外包的风险分析与研究[D];西安建筑科技大学;2008年

9 温变珍;BP神经网络在大肠癌预后分析中的应用[D];山西医科大学;2010年

10 李杨;基于遗传算法的BP神经网络在网络数据抓取中的研究[D];中国海洋大学;2010年

  本文关键词：基于BP人工神经网络的基础隔震智能初步设计系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：117571