大連海事大學趙越超獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉大連海事大學申請的專利一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119692052B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411882349.2,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法是由趙越超;苗澤亞設計研發完成,并于2024-12-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法在說明書摘要公布了:本發明提供一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法,包括:基于PyroSim軟件和ANSYS軟件,構建熱力耦合模型,綜合考慮熱傳導與結構力學的雙重變化效應,對船舶進行火災作用下熱力耦合數值模擬;采用多層感知機模型,對模擬數據進行深度學習訓練,構建深層感知機模型,以評估船舶火災作用下的結構損傷;設計GPU加速邏輯,通過GPU加速優化關鍵步驟的計算效率,實現船舶火災作用下結構損傷快速評估的目標。本發明的技術方案不僅能夠顯著降低計算成本,還能夠提供高效、準確的損傷評估結果,為火災場景下船舶結構安全性研究提供了新的技術支持和解決方案。
本發明授權一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法在權利要求書中公布了:1.一種基于數值模擬和MLP的火災作用下船舶結構損傷快速評估方法,其特征在于,包括: S1、基于PyroSim軟件和ANSYS軟件,構建熱力耦合模型,綜合考慮熱傳導與結構力學的雙重變化效應,對船舶進行火災作用下熱力耦合數值模擬; S2、采用多層感知機模型,對模擬數據進行深度學習訓練,構建深層感知機模型,以評估船舶火災作用下的結構損傷; S21、火災與力學數據標準化處理: 對火災場景中的溫度和熱通量,以及船舶結構的損傷對應的力學參數應力和應變進行標準化處理,將其轉換為均值為零、標準差為一的標準正態分布,消除量綱差異; S22、數據集劃分: 將經過步驟S21標準化處理后的數據集按時間序列劃分為訓練集、驗證集和測試集; S23、訓練模型設計與初始化: 設計基于多層感知機的預測模型,網絡結構包括輸入層、隱藏層和輸出層;其中,輸入層有2個節點,分別對應輸入變量火災參數溫度和熱通量;隱藏層包括兩層,第一層有64個神經元,第二層有32個神經元,兩層均使用ReLU作為激活函數;輸出層有2個節點,分別對應預測的應力和應變; 計算在第層的輸出,如下: 其中,為權重矩陣,為偏置向量,是激活函數的結果; 計算最終的輸出,如下: 其中,表示最后一層的索引; S24、損失函數定義: 定義均方誤差作為損失函數,公式如下: 其中,為樣本數量即訓練集樣本數量,為預測值,為實際值,損失函數用于衡量模型預測與實際值之間的差距; S25、優化器選擇與模型訓練: 設置初始學習率為0.001,選擇Adam優化器,通過下式進行參數優化: 將訓練集輸入到步驟S23設計的預測模型中進行前向傳播,計算預測值后通過步驟S24定義的損失函數評估誤差,再進行反向傳播計算梯度,并使用優化器更新權重和偏置,如下: S26、驗證集評估: 在每輪訓練完成后,將步驟S22劃分出的驗證集輸入模型,評估模型的性能,記錄驗證誤差;如果驗證誤差持續增大,則需要返回步驟S23調整模型超參數隱藏層數量、神經元個數、學習率; S27、測試集性能檢驗: 將步驟S22中的測試集輸入到模型中,檢驗其在未見數據上的泛化能力;通過計算預測精度和誤差指標,驗證最終模型評估作用的可靠性,如果可靠性驗證失敗,則重復步驟S22直至可靠性得到驗證; S28、模型預測應用: 將目標火災場景的溫度和熱通量輸入到步驟S23訓練好的模型中,直接輸出對應的應力和應變; S3、設計GPU加速邏輯,通過GPU加速優化關鍵步驟的計算效率,實現船舶火災作用下結構損傷快速評估的目標。
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