基于深度学习的桥梁非线性气动力模型研究

摘要：

为准确模拟桥梁断面气动力的非线性特性和流体记忆效应,构建了基于深度学习的非线性气动力降阶模型.引入前馈神经网络(FNN)和长短时记忆(LSTM)网络2种深度学习框架,利用CFD强迫振动数值模拟获取非线性气动力数据,采用谐波叠加法合成强迫振动位移信号;结合2种框架的结构特征,以断面位移为输入、气动力为输出,针对性构建了用于网络训练、验证和测试的数据集.以某三塔悬索桥钢箱梁断面为例,分别建立基于FNN和基于LSTM网络的气动力降阶模型,并针对不同频率、自由度的强迫振动和自由振动等工况,评估对比了模型的性能.结果表明:2种降阶模型均可较好地模拟任意合理振动工况下断面非线性气动力,计算效率较数值模拟有极大提升,其中,基于LSTM网络的降阶模型具备更优的非线性气动力模拟性能.

关键词：桥梁工程、非线性气动力、深度学习、前馈神经网络、长短时记忆网络、数值模拟

所属期刊栏目：53

分类号：U441.2(桥涵工程)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-07-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：16-24