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《淺談土本構(gòu)關(guān)系及數(shù)值建?！酚蓵T上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號學(xué)號2004572400003學(xué)校代碼10487密級博士學(xué)位論文土本構(gòu)關(guān)系及數(shù)值建模學(xué)位申請人：張光永學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：衛(wèi)軍教授副指導(dǎo)教師：王靖濤教授答辯日期：2007年4月25日IADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringConstitutiveRelationshipofSoilsandNumericalModelingPh.D.Candidate：ZhangGuangyongMajor：S
2、tructureEngineeringSupervisor：Prof.WeiJunCo-Supervisor：Prof.WangJingtaoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaApril,2007獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到，本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽
3、名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在_____年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。（請在以上方框內(nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要土是三相介質(zhì)，其本構(gòu)關(guān)系受許多因素的影響。由于土的本構(gòu)模型是土工計算的基礎(chǔ)，因而其本構(gòu)關(guān)系及其
4、建模方法的研究自二十世紀(jì)六十年代以來一直都受到諸多學(xué)者的重視。本文首先總結(jié)了影響土本構(gòu)關(guān)系的各種因素，并對多種土本構(gòu)模型進(jìn)行了評述，指出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對土的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值建模是一種比較好的方法。第二，對用于土本構(gòu)關(guān)系數(shù)值建模的BP網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)作了介紹。第三，對土本構(gòu)關(guān)系的數(shù)值建模方法進(jìn)行了研究，這是本文的重點工作。本文對砂土和淤泥質(zhì)粘土做了室內(nèi)三軸試驗。其中砂土是室內(nèi)配制，淤泥質(zhì)粘土為原狀土樣。結(jié)果顯示無論是配制試樣還是原狀試樣，試驗數(shù)據(jù)往往很分散。當(dāng)試驗數(shù)據(jù)比較有限而且比較分散時，常規(guī)方法訓(xùn)練出的網(wǎng)絡(luò)要么精度較低，要么出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象，從而影響模型的準(zhǔn)確性。本文著重對此
5、進(jìn)行了研究。方法之一是通過插值補充訓(xùn)練樣本，這在一定程度上可以提高精度，減少過擬合現(xiàn)象。但這種方法并不是總很有效，而且這種方法要求試驗的應(yīng)力范圍必須覆蓋實際工程可能的應(yīng)力范圍；方法之二是歸一化方法。研究發(fā)現(xiàn)土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系具有歸一化特征，選擇合適的歸一化指標(biāo)對三軸試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以歸一化數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本對RBF網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到了比較理想的土的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型（包括非線性彈性及彈塑性模型）。這種方法能夠避免網(wǎng)絡(luò)的過擬合現(xiàn)象，減小噪聲信號的干擾，有效降低數(shù)據(jù)的有限性和分散性造成的影響，自動實現(xiàn)概率尋優(yōu)，而且能反映土的剪脹性和應(yīng)力路徑對本構(gòu)關(guān)系的影響。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于擬合
6、一般是將樣本分為兩部分，一部分用于訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，另一部分與網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測值進(jìn)行比較，以驗證網(wǎng)絡(luò)的泛化性能。但這種方法用于土本構(gòu)關(guān)系的建模并不十分理想，這是因為土工試驗數(shù)據(jù)比較有限而且往往很分散。為此本文提出另一種判定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效果的方法：（1）利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，將應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行可視化，可視化圖上應(yīng)該沒有過擬合現(xiàn)象；（2）將所有試驗路徑上的仿真值與試驗值進(jìn)行比較，大部分應(yīng)該比較符合。滿足了上述兩點，即可保證在試驗覆I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文蓋的應(yīng)力范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。根據(jù)這個判定方法，本文提出的利用土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的歸一化特征所建立的數(shù)值模型是成功的。第四，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有限元
7、進(jìn)行分析；推導(dǎo)了基于廣義塑性力學(xué)的土彈塑性矩陣；將砂土在增p路徑和等p路徑情況下獲得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本構(gòu)模型分別納入有限元程序，分別對增p路徑和等p路徑加載的三軸試樣進(jìn)行了計算，結(jié)果良好，并且顯示土體有限元計算應(yīng)當(dāng)采用能反映應(yīng)力路徑影響的本構(gòu)模型。關(guān)鍵詞：土本構(gòu)關(guān)系神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)值建模歸一化特性有限元分析應(yīng)力路徑影響II華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractSoilsareaggregatesofmineralparticles,andtogetherwithairand/orwaterinthevoidspacesthe
