机场道面变形与开裂模式人工智能分析方法--《哈尔滨工业大学》2014年博士论文
机场道面变形与开裂模式人工智能分析方法
【摘要】：航空交通量的高速增长及飞机大型化对机场道面工作性能和安全提出了更高的要求，并且从目前国内外的机场营运状况来看，诸多机场道面在未达到设计使用年限前，就出现了不同程度变形或开裂破坏，且破坏原因复杂多样。因此，机场道面的变形机理与开裂模式研究愈加引起研究人员的关注。其中，以美国机场道面国家实验室进行的足尺道面试验最为著名，获得的沥青混凝土机场道面变形过程数据、水泥混凝土机场道面开裂过程数据、以及相应的试验现象记录，为道面破坏机理、全寿命分析等研究提供了重要的、基础性的参考资料。然而，目前基于有限元分析的沥青机场道面变形过程仍然不能完全反映试验呈现的状态，有限元进行的混凝土道面开裂模式预测不但计算繁杂，而且裂缝模式理想化，与真实状态差别较大。针对这两方面问题，本文应用神经网络和元胞自动机等人工智能技术，直接从试验数据出发，开展了以下研究：
基于美国机场道面国家实验室的足尺沥青混凝土道面试验数据，建立模拟重复荷载作用下沥青混凝土机场道面不可见基层动态变形过程的径向基函数神经网络模型。此模型反映了沥青混凝土机场道面面层与地下各基层动态变形之间的对应关系，从而能够重现道面不可见层的动态变形过程。模型选择中，依据物理概念尝试了几种可行方案，最终对面层部分采用“续点法”，陆续取面层相邻三点作为输入，依次得到不可见层每一点的位移值，从而得到整层的位移曲线。模型训练精度判定选用试验数据，表明所建立的模型能较为精确地反映道面动态变形过程，并能模拟目前有限元尚未模拟出的最下部基层局部起鼓现象。为了验证不可见基层道面变形人工神经网络模型的正确性，自行设计一个多层层状体系变形试验，得到荷载作用下完全弹性层状体的横截面变形过程曲线，将试验结果与模拟结果对比，检验模拟方法的合理性与可用性。
基于所建立的神经网络模型模拟出的道面动态变形状态，定义反映机场道面面层与基层变形过程的特征参数。为定量反映基层变形对道面总变形的贡献，引入了基层变形积参数。分析了各基层即时平均厚度和初始厚度比值关系、各层即时平均变形幅值与平均厚度比值关系、各层即时最大变形幅值与平均厚度比值关系、任意两层即时平均厚度比值关系及任意两层最大变形比值关系，从参数分析观点直观地展示了道面各剖面层的变形发展过程的特征及联系。分析进一步鉴证了影响道面面层状态的基层层次，以及影响的动态情况。
应用ANSYS进行有限元与神经网络数值模拟结果的对比分析。基于FAA机场沥青混凝土道面试验模型的结构特点，建立道面变形的“残余变形累积”计算方法，并利用该方法进行机场沥青混凝土道面变形的数值模拟，并同神经网络模型得到的结果以及试验结果进行对比。结果表明，“残余变形累积”算法是可行的，较现有考虑各种非线性因素影响的有限元算法节省计算耗时。
提出一种基于标准水泥混凝土道面试验开裂模式，预测新道面开裂模式的二维元胞自动机方法。与传统方式不同，该元胞自动机方法以大飞机重载作用下足尺道面板试验开裂模式为基础，建立起描述基础道板与新道板构造特征的的元胞自动机数值模式，继而通过道板内类似区域匹配准则和裂纹投射准则，图构出不同尺寸新道板的开裂模式，进而得到新道面的开裂模式。该方法初步实现了直接基于试验道面的开裂模式，预测不同尺寸、不同边界条件的混凝土道面的开裂模式。
进行了机场水泥混凝土道面移动荷载下最大应力分布的有限元模拟。分别对水泥混凝土道面板不同尺寸、边界约束条件进行移动荷载下最大应力分布的有限元分析，以模拟数据获得最大应力图，并据此判断不同条件下数值模拟的道面开裂模式。同元胞自动机预测的道面破坏模式的相应结果做对比，验证了两种计算结果的一致性，同时，元胞自动机方法较有限元方法更为简便和高效。
【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2014【分类号】：U416.21;V351;TP18【目录】：
摘要4-6Abstract6-15第1章 绪论15-37 1.1 课题背景及研究目的和意义15-18
1.1.1 课题背景15-17
1.1.2 研究目的和意义17-18 1.2 FAA机场道面足尺试验及研究概况18-30
1.2.1 FAA机场沥青混凝土道面永久变形累积试验19-22
1.2.2 沥青混凝土道面永久变形累积研究概况22-25
1.2.3 FAA机场刚性道面开裂试验25-28
1.2.4 水泥混凝土道面开裂破坏研究概况28-30 1.3 人工智能方法简介30-35
1.3.1 径向基函数神经网络概述30-32
1.3.2 元胞自动机及工程应用32-35 1.4 本文的主要研究内容35-37第2章 机场沥青混凝土道面变形过程的RBF模拟37-69 2.1 引言37 2.2 试验数据提取与处理37-40 2.3 沥青混凝土道面永久变形的RBF建模40-42
2.3.1 建模目的40
2.3.2 模型假设40-41
2.3.3 模型建立41-42
2.3.4 学习算法42 2.4 不可见层变形动态模拟42-48
2.4.1 面层输入数据42-43
2.4.2 RBF神经网络模型参数及误差43-44
2.4.3 动态变形过程模拟结果44-48 2.5 动态变形模拟的试验检验48-56
2.5.1 试验装置构造49
2.5.2 试验过程及结果49-50
2.5.3 RBF模拟结果与试验结果对比50-56 2.6 模型扩展56-67
2.6.1 面层预测其它层56-59
2.6.2 相邻层依次预测59-64
2.6.3 混合层联合预测64-66
2.6.4 扩展类型比较66-67 2.7 本章小结67-69第3章 机场沥青混凝土道面变形模拟的参数分析69-83 3.1 引言69 3.2 层平均厚度与初始厚度比分析69-72
3.2.1 面层参数曲线分析69-70
3.2.2 基层参数曲线分析70-71
3.2.3 底基参数层曲线分析71
3.2.4 参数统计分析71-72 3.3 基层间厚度比分析72-74
3.3.1 基层厚度比曲线72-73
3.3.2 基层厚度比统计分析73-74 3.4 层间变形幅值比分析74-75
3.4.1 层间变形幅值比曲线74
3.4.2 层间变形幅值比统计分析74-75 3.5 层间幅值与厚度比分析75-78
3.5.1 层间幅值与厚度比曲线75-77
3.5.2 层间幅值与厚度比统计分析77-78 3.6 各层变形对道面总变形贡献率78-81 3.7 初始失效点界定81 3.8 局部回弹量分析81-82 3.9 本章小结82-83第4章 机场沥青混凝土道面变形有限元模拟及对比分析83-90 4.1 引言83 4.2 机场沥青混凝土道面变形有限元建模83-86
4.2.1 基本假定83
4.2.2 单元类型83-84
4.2.3 几何尺寸84
4.2.4 边界条件84-85
4.2.5 材料参数85
4.2.6 荷载参数85-86 4.3 有限元与神经网络结果对比86-89 4.4 本章小结89-90第5章 机场水泥混凝土道面开裂模式预测90-116 5.1 引言90 5.2 预测机场混凝土道面板破坏模式的元胞自动机模型90-99
5.2.1 建模目的91
5.2.2 模型假设91
5.2.3 机场水泥混凝土道面板CA数字模式91-94
5.2.4 类似区域及匹配准则94-98
5.2.5 模型算法步骤与流程图98-99 5.3 数值结果及效应分析99-108
5.3.1 尺寸效应99-104
5.3.2 边界效应104-106
5.3.3 变异效应106-108 5.4 机场水泥混凝土道面开裂模式对比分析108-114
5.4.1 机场水泥混凝土道面变形有限元建模109-112
5.4.2 有限元与CA模拟结果对比分析112-114 5.5 本章小结114-116结论116-118附录A FAA机场道面中心足尺试验数据获取方法118-120附录B FAA机场道面中心CC1试验P401面层变形实测数据图像120-130参考文献130-137攻读博士学位期间发表的论文及其它成果137-139致谢139-140个人简历140
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聚酯纤维在防止西北砼道面开裂中的作用评估
优质期刊推荐商砼浇筑后出现裂纹怎么办?_百度知道
商砼浇筑后出现裂纹怎么办?
对了还有就是养护的问题了!等等
总之影响因素很多啊 ，一定要注意，也有可能是振捣不密实!还有外界条件，还有可能是配筋的问题!还有有可能是和工程所处的环境有关!这个很重要!一般在浇筑24小时后撒水养护或覆盖!夏季就要更加注意了有可能是配合比问题
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混凝土构件产生裂缝是由于混凝土构件由于内因或者外因的作用而产生的物理结构变化，导致混凝土构件内的应力集中而出现的现象，混凝土产生裂缝会导致混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低。
混凝土裂缝分为静止裂缝、活动裂缝和正在发展的裂缝三种，而不同的结构构件对于裂缝宽度的要求也是不一样的，因此要研究如何处理混凝土裂缝，必须要先弄明白裂缝是活动的还是静止的、修补的主要目的是什么、、是否需要加固处理、裂缝产生的主要原因是什么、裂缝未来的变化（数值和方向）。弄明白了上面这几个问题，我们就可以根据问题做相应的处理。
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根据裂纹的情况，如果是表面裂纹在二次抹面是可以进行修补。如果是贯通性裂纹最好的办法就是打掉重新浇筑。据说现在可以用添加剂进行强度修补，但费用肯定会很高。
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出门在外也不愁桥梁T梁预制生产过程砼裂纹的防治研究--《科技创新导报》2009年22期
桥梁T梁预制生产过程砼裂纹的防治研究
【摘要】：T梁在施工预制过程中因种种原因会产生各式各样的裂纹,这些裂纹如不及处理会危及桥梁的使用寿命及营运安全。作者在T梁生产过程中通过对裂纹产生的原因进行观察研究,并结合300多片T梁的生产实验进行分析,总结出了T梁预制裂纹的防治方法。
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1裂纹的产生原因分析1.1砼收缩产生的裂纹a、在砼生产过程中,由于砂石料多为露天堆放,砂石料堆表面和下面的含水量不一致,加上机械操作不当,都会造成砼水比的波动,坍落度产生变化,当坍落度变化值超过一定值时,会造成砼强度不均匀,砼收缩不一致,产生裂纹。b、塑性收缩:在施工
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