恭喜浙江嘉紹跨江大橋投資發展有限公司;哈爾濱工業大學;中交公路規劃設計院有限公司張正山獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜浙江嘉紹跨江大橋投資發展有限公司;哈爾濱工業大學;中交公路規劃設計院有限公司申請的專利基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法及系統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:CN119578269B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16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:202510141793.7,技術領域涉及:G06F30/27;該發明授權基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法及系統是由張正山;鮑躍全;王仁貴;郭勇;孔令豪;李惠;李龍;林道錦;王凱設計研發完成,并于2025-02-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法及系統,方法包括:建立待測橋梁結構FEM模型并隨機生成火災曲線,兩者結合生成數據集;根據FEM模型建立圖結構,在圖結構節點中嵌入用于溫度、應力以及位移預測的靜態和動態特征;構建消息傳遞層,GNN負責空間信息傳遞,GRU負責時間信息傳遞;利用兩者結合的消息傳遞公式模擬熱傳導公式;接收來自圖結構的包括溫度、應力、位移預測特征的節點輸入向量;確定損失函數并對溫度、應力、位移預測的GNN+GRU網絡分開訓練;待測橋梁結構遭遇火情時,通過訓練好的模型獲取待測橋梁結構的火災響應情況。解決了傳統的GNN模型只能預測非時變邊界火災響應的問題。
本發明授權基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于GNN與GRU的橋梁結構時變火災響應預測方法,其特征在于,包括以下步驟:S1.建立待測橋梁結構的FEM模型,并隨機生成火災曲線;將火災曲線作為橋梁結構FEM熱力耦合模型的輸入,生成數據集;S2.根據FEM模型建立圖結構,步驟如下:選定FEM模型中受災嚴重區域;將選定的受災嚴重子區域中的FEM模型節點映射為圖結構的節點;將FEM模型子區域中的邊映射為圖結構的邊;在圖結構節點中嵌入用于溫度預測、應力預測和位移預測的靜態特征以及動態特征;S3.GNN和GRU的組合模型構建及訓練:構建消息傳遞層,GNN負責空間信息傳遞,GRU負責時間信息傳遞;利用GNN+GRU的消息傳遞公式模擬熱傳導公式;接收來自圖結構的包括溫度、應力、位移預測特征的節點輸入向量;根據溫度、應力、位移預測目標,設置輸出層對應的時序數據;采用均方誤差作為損失函數進行反向傳播對溫度、應力、位移預測的GNN+GRU網絡分開訓練;所述GNN+GRU的消息傳遞公式推導方法為:把看作是一個封裝好的函數,前一個時步的隱狀態和當前時步的輸入,則和可由下面二式算得: , ,GNN+GRU的消息傳遞公式綜合地寫為: ,式中,表示第時步的隱狀態,表示第時步的隱狀態,為非線性激活函數ReLu,為第時步上的GNN消息傳遞權重矩陣,表示的鄰接節節點的隱狀態,表示非線性操作,表示目標節點自身的隱層表示,表示第時步上的輸入;式中,節點隱狀態先經過GNN的空間信息傳遞,再經過GRU的時間信息傳遞,最終更新到下一個時步的;S4.待測橋梁結構遭遇火情時,將時變火災溫度數據輸入到著火節點的特征中,并將橋梁幾何與約束信息的特征,一起輸入至訓練好的模型中,獲取待測橋梁結構的火災響應情況。
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