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基于改进的PSO-BP神经网络的边坡稳定性研究 被引量：9
1
作者 胡少伟 李原昊 +2 位作者 单常喜 薛翔 杨辉琴 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期854-861,共8页
边坡稳定性研究对于重大地质灾害防治极其重要,但由于影响边坡稳定性的因素具有非线性、多样性以及模糊性等特征,边坡稳定性分析一直是地质灾害防治领域的热难点问题。已有研究表明神经网络预测模型可有效应用边坡稳定性分析,但同时存... 边坡稳定性研究对于重大地质灾害防治极其重要,但由于影响边坡稳定性的因素具有非线性、多样性以及模糊性等特征,边坡稳定性分析一直是地质灾害防治领域的热难点问题。已有研究表明神经网络预测模型可有效应用边坡稳定性分析,但同时存在预测精度低、鲁棒性差、收敛速度慢等缺点。为改善上述问题,在粒子群算法优化的BP神经网络(简称PSO-BP神经网络)算法基础上提出一种改进的边坡稳定性预测模型。该模型以容重、内聚力、内摩擦角、边坡角、高度、孔隙压力比作为输入参数,以安全系数作为输出参数。通过借鉴遗传算法中的变异思想来提升模型全局寻优的能力,利用能量函数负梯度下降原理提高模型的收敛速度。将所收集到百余条边坡数据进行数据清洗,最终得到80条高质量边坡数据,随机选取其中的50条边坡数据作为模型的试验数据。最后采用十折交叉验证的方法对模型的准确性进行验证,并在多维度与其余边坡稳定性神经网络预测模型进行对比分析。结果表明:①该模型相比于其余模型收敛速度、准确率、鲁棒性均有明显提高;②将K折交叉验证应用在小样本数据下的边坡稳定性神经网络预测模型,可有效避免结果的偶然性。③该模型的预测误差仅为4.31%,满足工程精度需求,可在实际工程中为边坡稳定性分析与灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 边坡稳定性 BP神经网络 粒子群算法 K-折交叉验证
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轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析 被引量：1
2
作者 牟钊 胡少伟 +3 位作者 单常喜 李原昊 潘福渠 孙海勇 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期240-249,共10页
轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了20个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的... 轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了20个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用,基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法,通过有限元软件ABAQUS对试验结果进行验证,并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明:数值分析结果与试验结果吻合较好,冲击力时程曲线趋势基本一致,冲击力峰值误差在5%以内。轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能,其双壁中空结构具有较好的能量耗散性,落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力,12.9 kg的落锤从2 m处自由下落冲击管道可产生15.28 kN的冲击力。对比20个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值,误差均较小,最大误差为5.8%,即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加,冲击力峰值增大,损伤区域和凹痕深度也随之增大,最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处,呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。 展开更多
关键词 轴向中空壁管 落石冲击 冲击力 有限元 管道损伤
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基于改进YOLOX算法的给水管道内缺陷智能识别与定位
3
作者 苏常旺 胡少伟 +2 位作者 张海丰 潘福渠 单常喜 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2023年第12期70-72,73-75,共6页
针对给水管道内缺陷难以快速实时自动化检测的问题,本文基于实际工程项目中采集到的管道缺陷数据集,通过增加注意力模块,得到改进后的新型YOLOX算法模型,从而提出了一种给水管道智能识别与定位方法。利用视频抽帧的方式制作数据集并进... 针对给水管道内缺陷难以快速实时自动化检测的问题,本文基于实际工程项目中采集到的管道缺陷数据集,通过增加注意力模块,得到改进后的新型YOLOX算法模型,从而提出了一种给水管道智能识别与定位方法。利用视频抽帧的方式制作数据集并进行算法模型的训练与预测。测试结果表明:①基于注意力机制的YOLOX算法模型可以达到平均94%的测试精度,均值平均精度达到84%,平均识别速度为16 m/s;②新模型与其他2种常用算法模型(YOLOV3和Fast R-CNN)的训练结果进行对比,其综合性能最好。本文所提出的算法模型同样可以应用于视频实时检测,为给水管道内缺陷智能识别定位提供了一种高效精确的检测技术和方法。 展开更多
关键词 给水管道缺陷 改进YOLOX算法 注意力机制 识别与定位
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基于PSO-BP神经网络的玻璃钢管首层失效预测研究
4
作者 李原昊 胡少伟 +3 位作者 单常喜 牟钊 潘福渠 李江 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第9期61-66,共6页
预测玻璃钢管的首层失效对保障其在水利输水工程的服役安全具有重要意义。本文通过粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)实现对玻璃钢管在双轴应力下管道复合层首层失效的预测,并将PSO-BP模型预测结果通过试验数据进行验证。研究表明:PSO-B... 预测玻璃钢管的首层失效对保障其在水利输水工程的服役安全具有重要意义。本文通过粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)实现对玻璃钢管在双轴应力下管道复合层首层失效的预测,并将PSO-BP模型预测结果通过试验数据进行验证。研究表明:PSO-BP神经网络模型对玻璃钢管首层失效的平均预测准确率可达85%以上,收敛速度及预测准确率较对照BP神经网络模型均存在优势;绘制的轴向应力与环向应力的双轴失效包络线显示出PSO-BP模型预测的失效包络线与试验中测得的失效包络线十分接近,且预测失效包络线绝大部分位于试验失效包络线的内侧,故该模型是一种偏安全的预测模型,可作为一种按规范鉴定玻璃钢管合格前的有效判断手段。 展开更多
关键词 玻璃钢管 PSO-BP神经网络 玻璃纤维 复合管道 管道失效
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基于组合权重的模糊物元模型在输水管材选型中的应用 被引量：3
5
作者 郭明杰 胡少伟 +2 位作者 单常喜 薛翔 李江 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第7期137-143,共7页
在输调水工程中,管材选型问题具有模糊不相容和多目标性的特点,是工程技术人员面临的技术难题。建立了一种基于变异系数和层次分析法的模糊物元评价方法,分析了影响管材选择的各种指标,构建了管材类型选择的综合评价指标体系;引入了变... 在输调水工程中,管材选型问题具有模糊不相容和多目标性的特点,是工程技术人员面临的技术难题。建立了一种基于变异系数和层次分析法的模糊物元评价方法,分析了影响管材选择的各种指标,构建了管材类型选择的综合评价指标体系;引入了变异系数法修正层次分析法确定指标权重时的主观性,从而确定了评价指标的组合权重,建立了模糊物元评价模型,并利用欧式贴近度结合价值工程原理判断最优管型。在研究过程中,以新疆某引水管线工程的管材选型为例进行评价模型的工程应用,经计算可得最适宜该工程的管材类型为玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM)。结果表明,利用本模型进行管材选型,可以根据实地工程条件以及管材技术特性,考虑技术、经济、施工、安全等多方面影响因素,选择出适宜本工程条件的最优管型。 展开更多
关键词 输水管道 管材选型 模糊物元 组合权重 变异系数
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钢-混凝土交界面法向粘结性能研究 被引量：2
6
作者 薛翔 胡少伟 +1 位作者 齐浩 单常喜 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期65-74,共10页
考虑到钢-混凝土交界面的特殊性,提出了三个用于评价交界面法向粘结性能的参数指标,包括法向粘结刚度、法向粘结强度和法向极限张开位移,使用断裂力学理论推导了参数的计算方法,设计并进行了钢-混凝土交界面法向粘结参数测定试验。试验... 考虑到钢-混凝土交界面的特殊性,提出了三个用于评价交界面法向粘结性能的参数指标,包括法向粘结刚度、法向粘结强度和法向极限张开位移,使用断裂力学理论推导了参数的计算方法,设计并进行了钢-混凝土交界面法向粘结参数测定试验。试验结果表明:在交界面粘结力的作用下,试验荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线初始上升段会经历线性段、过渡段和平台段三个阶段;随着钢板粗糙度的增加,交界面法向粘结强度的增幅要远大于法向粘结刚度和法向极限张开位移的增幅;单位粗糙度交界面各个法向粘结性能参数的增量随着钢板粗糙度的增加而减小,其中法向极限张开位移值的增量降低最多;在钢板足够粗糙的情况下,交界面的法向粘结性能应趋近于交界面处砂浆的力学性能。将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,两者吻合度很好,表明理论分析方法和试验方法的正确性,计算得到的交界面法向粘结参数值可用于实际工程分析。 展开更多
关键词 钢-混凝土交界面 界面脱粘 法向粘结性能 表面粗糙度 断裂力学
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