基于粒子群算法与混合罚函数法的有限元优化反演模型及应用  

Application of finite element inverse model based on improved particle swarm optimization and mixed penalty function

作　　者：贾善坡[1,2] 伍国军[3] 陈卫忠[2,3] 

机构地区：[1]长江大学城市建设学院,湖北荆州434023 [2]山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061 [3]中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,武汉430071

出　　处：《岩土力学》2011年第S2期598-603,共6页Rock and Soil Mechanics

基　　金：国家自然科学基金项目资助(No.0720135906,No.51009133);中国博士后基金项目资助(No.20100471516);湖北省教育厅项目资助(No.Q20101301);长江大学科研发展基金项目资助(No.801170010110)

摘　　要：岩土工程优化反分析是一个典型的复杂非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径。针对常规反演方法应用于岩土工程参数反演时搜索效率低的缺点,结合粒子群算法和遗传算法的特点,充分考虑二者的互补性,提出一种效率较高的全局优化算法,以测点的实测值与计算值建立一种新的评价函数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题,用混合罚函数法将约束问题变为无约束问题,构建了一种新的目标函数,将有限元程序ABAQUS作为一个模块嵌入到优化算法程序中,编制了有限元优化反演分析程序。并给出了应用实例验证了该法的有效性和实用性,是一种可行的参数反演方法,可应用于实际工程中复杂岩土介质初始应力场反演、渗流场以及位移反分析。岩土工程优化反分析是一个典型的复杂非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径。针对常规反演方法应用于岩土工程参数反演时搜索效率低的缺点,结合粒子群算法和遗传算法的特点,充分考虑二者的互补性,提出一种效率较高的全局优化算法,以测点的实测值与计算值建立一种新的评价函数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题,用混合罚函数法将约束问题变为无约束问题,构建了一种新的目标函数,将有限元程序ABAQUS作为一个模块嵌入到优化算法程序中,编制了有限元优化反演分析程序。并给出了应用实例验证了该法的有效性和实用性,是一种可行的参数反演方法,可应用于实际工程中复杂岩土介质初始应力场反演、渗流场以及位移反分析。

关 键 词：混合粒子群算法 优化反演 混合罚函数法 有限元 岩土工程 

分 类 号：P634.1[天文地球—地质矿产勘探] TU45[天文地球—地质学]