大连海事大学赵越超获国家专利权
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龙图腾网获悉大连海事大学申请的专利一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119692052B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411882349.2,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法是由赵越超;苗泽亚设计研发完成,并于2024-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法,包括:基于PyroSim软件和ANSYS软件,构建热力耦合模型,综合考虑热传导与结构力学的双重变化效应,对船舶进行火灾作用下热力耦合数值模拟;采用多层感知机模型,对模拟数据进行深度学习训练,构建深层感知机模型,以评估船舶火灾作用下的结构损伤;设计GPU加速逻辑,通过GPU加速优化关键步骤的计算效率,实现船舶火灾作用下结构损伤快速评估的目标。本发明的技术方案不仅能够显著降低计算成本,还能够提供高效、准确的损伤评估结果,为火灾场景下船舶结构安全性研究提供了新的技术支持和解决方案。
本发明授权一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数值模拟和MLP的火灾作用下船舶结构损伤快速评估方法,其特征在于,包括: S1、基于PyroSim软件和ANSYS软件,构建热力耦合模型,综合考虑热传导与结构力学的双重变化效应,对船舶进行火灾作用下热力耦合数值模拟; S2、采用多层感知机模型,对模拟数据进行深度学习训练,构建深层感知机模型,以评估船舶火灾作用下的结构损伤; S21、火灾与力学数据标准化处理: 对火灾场景中的温度和热通量,以及船舶结构的损伤对应的力学参数应力和应变进行标准化处理,将其转换为均值为零、标准差为一的标准正态分布,消除量纲差异; S22、数据集划分: 将经过步骤S21标准化处理后的数据集按时间序列划分为训练集、验证集和测试集; S23、训练模型设计与初始化: 设计基于多层感知机的预测模型,网络结构包括输入层、隐藏层和输出层;其中,输入层有2个节点,分别对应输入变量火灾参数温度和热通量;隐藏层包括两层,第一层有64个神经元,第二层有32个神经元,两层均使用ReLU作为激活函数;输出层有2个节点,分别对应预测的应力和应变; 计算在第层的输出,如下: 其中,为权重矩阵,为偏置向量,是激活函数的结果; 计算最终的输出,如下: 其中,表示最后一层的索引; S24、损失函数定义: 定义均方误差作为损失函数,公式如下: 其中,为样本数量即训练集样本数量,为预测值,为实际值,损失函数用于衡量模型预测与实际值之间的差距; S25、优化器选择与模型训练: 设置初始学习率为0.001,选择Adam优化器,通过下式进行参数优化: 将训练集输入到步骤S23设计的预测模型中进行前向传播,计算预测值后通过步骤S24定义的损失函数评估误差,再进行反向传播计算梯度,并使用优化器更新权重和偏置,如下: S26、验证集评估: 在每轮训练完成后,将步骤S22划分出的验证集输入模型,评估模型的性能,记录验证误差;如果验证误差持续增大,则需要返回步骤S23调整模型超参数隐藏层数量、神经元个数、学习率; S27、测试集性能检验: 将步骤S22中的测试集输入到模型中,检验其在未见数据上的泛化能力;通过计算预测精度和误差指标,验证最终模型评估作用的可靠性,如果可靠性验证失败,则重复步骤S22直至可靠性得到验证; S28、模型预测应用: 将目标火灾场景的温度和热通量输入到步骤S23训练好的模型中,直接输出对应的应力和应变; S3、设计GPU加速逻辑,通过GPU加速优化关键步骤的计算效率,实现船舶火灾作用下结构损伤快速评估的目标。
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