基于差分進化算法的混凝土德拜模型的研究.pdf

1、當(dāng)今社會，交通在國民經(jīng)濟中占據(jù)著非常重要的地位，而混凝土是道路建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一。大規(guī)模的公路建設(shè)完成后，伴隨而來的是運營期間的病害治理，而路面積水、塌陷等是影響道路安全最常見的危害。國內(nèi)外調(diào)查研究報到表明，有一定比例的道路，由于滲、漏水及塌陷等病害，對道路交通有嚴重的威脅，縮小了道路的維護周期和使用壽命，并且影響交通質(zhì)量。探地雷達無損檢測技術(shù)由于抗干擾能力強、使用方便、檢測速度快、分辨率高、非破壞性等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于地下工程

2、領(lǐng)域。探地雷達主要對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后通過人工分析進行識別，判定地下目標(biāo)體的大小、深度和方位等特征參數(shù)。
　　本文的理論基礎(chǔ)是電磁波在有損耗且色散媒質(zhì)中的傳播規(guī)則，采用探地雷達無損檢測技術(shù)測得實驗制混凝土的介電常數(shù)，建立與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和測量數(shù)據(jù)相符的數(shù)學(xué)模型。由于差分進化算法可處理復(fù)雜的實際優(yōu)化問題、并行性、魯棒性、自適應(yīng)性以及易與其它算法結(jié)合等優(yōu)點，故將其應(yīng)用到所建模型中的參數(shù)優(yōu)化。時域有限差分方法是應(yīng)用Yee元胞的空

3、間網(wǎng)格模型，利用中心差商替代微商，將空間連續(xù)變量離散化，把電磁場進行規(guī)約化，得到二維空間上的時域有限差分方程。在給定初始值和邊界條件后，本文選擇吸收效果較好的完全匹配層吸收邊界，應(yīng)用時域有限差分方法求解高頻電磁波在混凝土中傳播的麥克斯韋方程。麥克斯韋方程概括了宏觀電磁場的基本性質(zhì)，它揭示了電場與磁場之間，以及電磁場與電荷、電流之間的相互關(guān)系，是一切宏觀電磁現(xiàn)象所遵循的普遍規(guī)律。本文通過軟件GprMax正演數(shù)值模擬了實際交通中頻繁出現(xiàn)的混

4、凝土空洞、積水、鋼筋變形及坍塌等災(zāi)害現(xiàn)象，并驗證方程解的正確性。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明：(1)本文建立的關(guān)于混凝土特征參數(shù)的數(shù)學(xué)模型是有效的，并且符合混凝土自身結(jié)構(gòu)特征及觀測數(shù)據(jù)；(2)應(yīng)用差分進化算法優(yōu)化模型中的參數(shù)是有效的，差分進化算法的Matlab編程是可行的；(3)利用時域有限差分方法求得麥克斯韋方程的數(shù)值解是可靠的；(4)應(yīng)用軟件GprMax模擬高頻電磁波在混凝土媒質(zhì)中的傳播，雷達剖面圖能夠準確地定位埋藏物的位置、分界面