[發明專利]一種基于遺傳學算法的逆推開孔發泡材料參數的方法

有效

• 申請號: 202110678395.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113593659B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 劉學文;吳量
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G16C20/70;G06N3/126
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 姜曉艷

本發明屬于聲學材料的技術領域，公開了一種基于遺傳學算法的逆推開孔發泡材料參數的方法，應用于單層多孔材料，包括以向量形式表示待測開孔發泡材料的聲學參數和物理參數，對其進行編碼生成二進制的染色體種群；而后經過解碼帶入吸聲系數仿真模型中計算仿真吸聲系數，將所述仿真吸聲系數與通過實驗測得的實驗吸聲系數帶入目標函數中計算，利用遺傳算法篩選出目標函數結果較優的種群個體；對所述的種群個體進行變異、交叉操作，生成新的較優染色體種群，重復執行步驟二進行篩選，直到篩選出的種群個體所求目標函數平均值公差滿足收斂標準，此時對應的種群個體中的各個參數即為要求的待測開孔發泡材料的聲學參數和物理參數。

技術領域

本發明屬于聲學材料的技術領域，具體涉及一種基于遺傳學算法的逆推開孔發泡材料參數的方法。

背景技術

開孔發泡類吸聲材料多屬于彈性多孔材料。聲波在其內部傳播時在經過流相和固相的粘性和熱耗散后發生衰減，但是常見的用于表征上述現象的模型多為等效流體模型(如Johnson-Champoux-Allard等模型)，只考慮聲波在流相中的衰減現象，未考慮聲波在固相中的衰減現象，主要原因在于材料的物理參數不便于測量。對于多孔彈性材料，采用基于Biot理論和等效流體模型建立的數值模型計算其吸聲系數是最準確的方法，目前已經有很多研究成果在關于如何準確獲得上述模型的所有參數的問題上，Bolton提出以阻抗管測量的吸聲系數和傳遞損失為參數，并建立了Biot理論與有限元計算模型的聯系，從而推導了固相的物理參數結果；Chazot和Zhang利用貝葉斯分析法建立了駐波管測量與Biot理論物理參數之間的聯系，求解了固相物理參數；Vanhuyse等人基于軸對稱聲波和全局優化算法在有限元模型中對邊緣約束的樣品計算了其Biot理論固相物理參數。

但是，以上模型的計算中，不僅需要阻抗管測試的結果出現明顯的共振曲線特征，吸聲系數曲線出現較大峰谷，而且部分方法需要測試中采用邊緣約束的樣品安裝方式，測試要求非常嚴格，限制了應用范圍。

發明內容

本發明提供了一種基于遺傳學算法的逆推開孔發泡材料參數的方法，解決了傳統的評判車輛脫軌的準則在某些情況下并不能準確的預警列車的運行狀態，準確度較差等問題。

本發明可通過以下技術方案實現：

一種基于遺傳學算法的逆推開孔發泡材料參數的方法，應用于單層多孔材料，包括以下步驟：

步驟一、以向量形式表示待測開孔發泡材料的聲學參數和物理參數，對其進行編碼生成二進制的染色體種群；

步驟二、而后經過解碼帶入吸聲系數仿真模型中計算仿真吸聲系數，將所述仿真吸聲系數與通過實驗測得的實驗吸聲系數帶入目標函數中計算，利用遺傳算法篩選出目標函數結果較優的種群個體；

步驟三、對所述較優的種群個體進行變異、交叉操作，生成新的染色體種群，重復執行步驟二進行篩選，直到篩選出的種群個體所求目標函數平均值公差滿足收斂標準，此時對應的種群個體中的各個參數即為要求的待測開孔發泡材料的聲學參數和物理參數。

進一步，所述目標函數Fitness設置為

其中，α^T、α^s分別是測試吸聲系數和仿真吸聲系數的離散點集，var[α^T]和var[α^s]分別表示它們的方差，n表示測試吸聲系數的頻率點個數，和分別表示頻率i處測試吸聲系數和仿真吸聲系數的結果。

進一步，對所述步驟二中解碼后的二進制染色體種群中的各個參數設置約束條件，所述約束條件設置為

100σ1000000?????10e-4Λ1

0.01φ0.99???????10e-4Λ'1