灰色自回归模型对钢纤维混凝土弯曲疲劳强度的预测.pdf
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1、2 0 1 3年第 8 期 8月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUC :TS 2 01 3 No 8 Au g us t 灰色 自回归模型对钢纤维混凝土 弯 曲疲劳强度的预测 刘永连 , 卢哲安 , 袁晓辉 , 常佳伟 。 ( 1 武汉 理 工大学 土木 工程 与建筑 学 院 , 4 3 0 0 7 0 ; 2 武汉 理工 大学道 路桥 梁与结 构工 程湖北 省 重点实验室 , 4 3 0 0 7 0 ; 3 浙江宏正建筑设计有限公司 , 嘉兴 3 1 4 0 0 0 ) 摘要 : 影响 混凝 土疲 劳强度 因素的不确定性使材料在
2、 最薄弱环 节容 易造 成局部损 伤破 坏 , 最终导致整 个材料 的破坏。 因此 , 随机预测具有一定 的现 实意义。 通过灰 色自回归模 型和 GM( 1 , 1 ) 模型预测钢纤维混凝土( S F RC) 弯曲 疲 劳强度试验值 分析 两种 方法的预测精度的 高低 。结果表明 , 灰 色 自回归模型预 测精度比 G M( 1 , 1 ) 模 型的精度较 高。 关键词 : S F t L C; 疲 劳强度 ; 灰 色系统理论 ; 灰 色自回归模 型 Ab s t r a c t :Un c e r t a i n t y o f t h e f a c t o r s t h a t a
3、f f e c t the f a t i g u e s t r e n g t h o f c o n c r e t e i s l i k e l y t o c a u s e l o c a l d a ma g e a n d f a i l u r e i n t h e we a k e s t l i n k o f ma t e r i a l ,e v e n t u a l l y l e a d i n g t o t h e d e s t r u c t i o n of t h e e n t i r e ma t e ri a 1 T h e r e f o
4、 r e , t h e r a n d o m p r e d i c t i o n o f f a t i g u e s t r e n gth o f c o n c r e t e h a s p r a c t i c al s i g n i f i c a n c e r h e b e n d i n g f a t i g u e s t r e n g t h o f S F RC i s c a l c u l a t e d b y t h e g r a y a u t o r e g r e s s i v e m o d e l a n d G M ( 1 ,
5、 1 )m o d e 1 Me a n w h i l e , t h e f o r e c a s t a c c u r a c y o f t h e t w o m o d e l s i s a n al y z e d b y c o mp a ri n g wi t h t h e c a l c u l a t e d v a l u e s rI I l e r e s u l t s s h o w t h a t f o r e c a s t p r e c i s i o n of g r a y - a u t o r e gre s s i v e mo d
6、e l i s h i g h e r t h a n t h a t o f G M( 1 , 1 ) m o d e 1 Ke y wo r d s : S t e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; F a t i g u e s t r e n gth ; Gr a y s y s t e m t h e o r y ; Gr a y a u t o r e gre s s i v e mo d e l 中图分类号 : T U 5 2 8 5 7 2 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 (
7、 2 0 1 3 ) 0 8 4 8 0 3 0前言 混凝土的疲劳破坏是指在反复荷载作用下 , 裂 缝的引发 、 扩展 、 恢复 、 再 引发 、 再扩展 、 再恢复 , 至 混凝 土在 远小 于其 屈服应 力情 况下 的破 坏 。材料 的 耐疲劳性能有助于提高工程的耐久性和使用寿命 。 因此 , 提高材料的耐疲劳性能是工程界十分关注的 问题【 1 - 2 。钢纤维的掺入 , 不仅能改善混凝 土的疲劳 性能 , 而且还能提高混凝土 的抗压 、 抗折 、 抗拉 、 弯 曲韧性 、 冲击性能等 。因此 对 S F R C弯曲疲劳强度 的预测有利于 S F R C在工程中更广泛的应用。 影响混凝土
8、的疲劳性能因素有很多 , 且各种因 素的影响是未知或不确定的。不确定性经常使材料 在最薄弱环节造成局部损伤破坏 。 最终导致整个材 料的破坏。灰色系统理论 3 1 通过对离散 的信息源数 据进行处理建模 在建模时要对信息源数据进行 累 加 , 使信息源数据 中所蕴含 的确定性加强 , 从而使 得在寻找数据 的内在规律更简单明了 以此来预测 和监控事物的发展趋势 。自回归模型嘲 有效地利 用信息源数据的影响 ,根据事物发展 的连续性 、 相 基金项 目: 交通运输部科 技项 目( 2 0 1 2 3 1 9 8 1 1 - 1 2 0 ) 。 48 关性以及规律性等原理 , 在各种条件相对稳定的
9、前 提下 , 对以后发展情况进行预测。 本文将灰色 自回归模 型用于对 S F R C弯曲疲劳 强度的预测 。 提供了一种对混凝土弯 曲疲劳强度预 测有较高精度的方法 。 1 灰 色 自回归模 型 1 1 灰色模型 G M( 1 , 1 ) 灰 色 系统 理论 是 上 世纪 8 0年 代 由邓 聚龙 教授 创立发展起来 的一种新型预测理论 。 专 门处理“ 贫 信息” “ 小样本”数据领域的不确定问题分析理论 。 它是利用连续的灰色微分模型建模 , 对系统 的发展 进行全 面的观察分析 ,并对未来数据进行预测l 7 1 。 G M( 1 , 1 ) 是只包含一个变量的微分方程。 设疲劳试验寿命
10、值的原始数据序列为 : w ( k ) = ( ( O ) , ( 1 ) , ( 2 ) , ( n ) ) ( 1 ) 用数学 累加生成算法将 ( k ) 数据通过 累加 生成一 阶 累加数列 : ( k ) = f ( O ) , ( 1 ) , ( 2 ) , ( 凡 ) ( 2 ) 则 ( k ) 对时间求导, 得影子方程为: 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘永连, 卢哲安 , 袁晓辉 , 等 灰色 自回归模型对钢纤维混凝土弯曲疲劳强度的预测 ” ( 1 ) +僦 式中, a为发展系数 ; 为灰色作用量。 设 A= 则 A= ( B r B ( B
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