CN110197045B - 机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取目标机制砂混凝土的特征参数；将目标机制砂混凝土的特征参数输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得目标机制砂混凝土的设计参数；根据目标机制砂混凝土的设计参数确定目标机制砂混凝土的配合比。因此，将目标机制砂混凝土的特征参数输入至通过正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，从而得到目标设计参数，并根据目标设计参数得到机制砂混凝土配合比。根据该配合比制作得到的混凝土符合预设性能要求，且通过正则化总体最小二乘法对模型进行拟合使得拟合结果振荡较弱，从而使得到的配合比较稳定、误差较小。

Description

机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

传统的混凝土配合比的设计方法是一种基于经验的试配方法，仅适用于工作性能要求低，试配的原材料种类较少的混凝土配合比设计。它主要满足工作性能和强度要求，强调强度与水灰比的关系，但是不适用于机制砂混凝土配合比设计。有研究提出采用智能算法对机制砂混凝土配合比设计进行试配，但是最终得到的机制砂混凝土配合比误差较大。

发明内容

本申请提供一种机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质，以改善得到的机制砂混凝土配合比误差较大的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本申请实施例提供一种机制砂混凝土配合比确定方法，包括：获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；其中，所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型通过正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合得到；根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。因此，将第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本输入至通过正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，从而得到第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量，并根据第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量得到目标机制砂混凝土的配合比。根据该目标机制砂混凝土的配合比制作得到的机制砂混凝土符合预设性能要求，且通过正则化总体最小二乘法对模型进行拟合使得拟合结果振荡较弱，从而使得到的配合比较稳定、误差较小。

在本申请的可选实施例中，在所述获取目标机制砂混凝土的特征参数之前，所述方法还包括：获取多组机制砂混凝土样本的样本数据，所述样本数据包括所述机制砂混凝土样本的设计参数以及所述机制砂混凝土样本的特征参数；所述机制砂混凝土样本的设计参数包括第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，所述机制砂混凝土样本的特征参数包括第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本；通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数；根据所述待定系数构建所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型。因此，通过多组样本数据，利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行拟合，得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型。利用正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比较稳定、误差小。

在本申请的可选实施例中，所述获取多组机制砂混凝土样本的样本数据包括：获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数。因此，用于对预设函数进行拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型的样本数据通过试验设计得到，其中，利用多组样本数据对预设函数进行拟合可以提高拟合得到的模型的精确度。

在本申请的可选实施例中，在所述获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数之前，所述方法还包括：获取测量得到的机制砂石粉含量；根据所述机制砂石粉含量以及所述目标机制砂混凝土的特征参数确定所述机制砂混凝土样本的初始配合比；根据所述初始配合比确定所述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以根据所述范围确定多组所述机制砂混凝土样本的设计参数。因此，将机制砂中存在的石粉含量考虑进机制砂混凝土配合比的设计中，确定设计参数的取值范围，以增加拟合的准确度。同时，降低最终得到的机制砂混凝土配合比中，由于石粉存在对混凝土性能的影响，从而提高机制砂混凝土配合比逆响应面模型的准确性。

在本申请的可选实施例中，所述通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合包括：获取正则化参数；根据所述样本数据以及所述正则化参数对所述预设函数进行回归拟合。因此，利用正则化总体最小二乘法，拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型，该机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比较稳定、误差小。

在本申请的可选实施例中，在所述获取多组机制砂混凝土样本的样本数据之前，所述方法还包括：获取所述预设函数：

其中，x为所述机制砂混凝土样本的设计参数，y为所述机制砂混凝土样本的特征参数，α₀,α_i,α_ij,α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。因此，确定预设函数的具体形式，然后通过样本数据对上述预设函数进行拟合，确定其中的待定系数，从而确定机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

第二方面，本申请实施例提供一种机制砂混凝土配合比确定装置，包括：第一获取模块，用于获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；输入输出模块，用于将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；其中，所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型通过正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合得到；第一确定模块，用于根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。因此，将第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本通过输入输出模块输入至通过正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，从而得到第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量，并根据第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量利用第一确定模块得到目标机制砂混凝土的配合比。根据该目标机制砂混凝土的配合比制作得到的机制砂混凝土符合预设性能要求，且通过正则化总体最小二乘法对模型进行拟合使得拟合结果振荡较弱，从而使得到的配合比较稳定、误差较小。

在本申请的可选实施例中，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第二获取模块，用于获取多组机制砂混凝土样本的样本数据，所述样本数据包括所述机制砂混凝土样本的设计参数以及所述机制砂混凝土样本的特征参数；所述机制砂混凝土样本的设计参数包括第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，所述机制砂混凝土样本的特征参数包括第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本；第二确定模块，用于通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数；构建模块，用于根据所述待定系数构建所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型。因此，通过多组样本数据，利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行拟合，得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型。利用正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比较稳定、误差小。

在本申请的可选实施例中，所述第二获取模块包括：第三获取模块，用于获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数。因此，用于对预设函数进行拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型的样本数据通过试验设计得到，其中，利用多组样本数据对预设函数进行拟合可以提高拟合得到的模型的精确度。

在本申请的可选实施例中，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第四获取模块，用于获取测量得到的机制砂石粉含量；第三确定模块，用于根据所述机制砂石粉含量以及所述目标机制砂混凝土的特征参数确定所述机制砂混凝土样本的初始配合比；第四确定模块，用于根据所述初始配合比确定所述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以根据所述范围确定多组所述机制砂混凝土样本的设计参数。因此，将机制砂中存在的石粉含量考虑进机制砂混凝土配合比的设计中，确定机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以增加拟合的准确度。同时，降低最终得到的机制砂混凝土配合比中，由于石粉存在对混凝土性能的影响。

在本申请的可选实施例中，所述第二确定模块包括：第五获取模块，用于获取正则化参数；拟合模块，用于根据所述样本数据以及所述正则化参数对所述预设函数进行回归拟合。因此，利用正则化总体最小二乘法，通过拟合模块拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型，该机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比较稳定小、误差小。

在本申请的可选实施例中，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第六获取模块，用于获取所述预设函数：

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其中，x为所述机制砂混凝土样本的设计参数，y为所述机制砂混凝土样本的特征参数，α₀,α_i,α_ij,α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。因此，通过第六获取模块确定预设函数的具体形式，然后通过样本数据对上述预设函数进行拟合，确定其中的待定系数，从而确定机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及总线；所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面中的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面中的方法。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比确定方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比响应面模型的构建方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的另一种机制砂混凝土配合比响应面模型的构建方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比确定装置的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比确定方法的流程图，上述方法包括如下步骤：

步骤S110：获取目标机制砂混凝土的特征参数。

在具体的实施过程中，在利用混凝土进行实施混凝土工程之前，首先需要确定混凝土的配合比，以使操作人员可以根据确定的混凝土配合比进行混凝土的制作。其中，混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。在本申请实施例中，加入机制砂作为混凝土的原料以替换部分天然砂。因此，本申请实施例中的机制砂混凝土配合比，包括机制砂、天然砂、水等组成材料之间的比例关系。

根据确定的机制砂混凝土配合比制作出的机制砂混凝土，应该符合混凝土施工的性能要求。其中，混凝土施工的性能要求可以包括：满足混凝土抗压强度要求、满足混凝土拌和物的和易性、满足混凝土的耐久性等。除了需要上述混凝土施工的性能要求，在确定机制砂混凝土配合比的时候，还可以考虑制作混凝土所需的材料成本，即在满足混凝土施工性能要求的基础上，使消耗的材料成本尽可能的小。

因此，在本申请实施例中确定机制砂混凝土的配合比时，首先可以确定目标机制砂混凝土的性能要求以及材料成本等特征参数。作为一种实施方式，目标机制砂混凝土的特征参数可以包括：目标机制砂混凝土的抗压强度、目标机制砂混凝土的收缩率以及目标机制砂混凝土的材料成本，为了便于区分，本申请实施例中将目标机制砂混凝土的上述参数分别简称为第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本。其中，第一抗压强度可以用于表示机制砂混凝土的抗压能力，第一收缩率可以用于表示机制砂混凝土凝结初期或硬化过程中体积缩小的程度，第一材料成本可以用于表示制作单方机制砂混凝土所需的材料成本。需要说明的是，目标机制砂混凝土的特征参数不限于上述第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本，还可以包括耐久性、和易性，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

作为一种实施方式，可以确定第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本均为一个固定的值，也可以在保证第一抗压强度大于或者等于抗压强度阈值以及第一收缩率小于或者等于收缩率阈值的基础上，确定使第一材料成本最小的机制砂混凝土配合比。

需要说明的是，获取目标机制砂混凝土的特征参数的方式有多种，例如：接收操作人员通过键盘或者屏幕等输入的数据、接收服务器中存储的数据等方式，本领域技术人员可以根据实际情况结合本领域常规技术手段进行合适的替换。

步骤S120：将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数。

在具体的实施过程中，可以根据步骤S110中获取的目标机制砂混凝土的特征参数确定目标机制砂混凝土的设计参数。其中，目标机制砂混凝土的设计参数用于指导操作人员根据得到的目标机制砂混凝土的设计参数确定目标机制砂混凝土的配合比。作为一种实施方式，目标机制砂混凝土的设计参数可以包括：目标机制砂混凝土的水泥用量、目标机制砂混凝土的机制砂代替率以及目标机制砂混凝土的减水剂用量，为了便于区分，本申请实施例中将目标机制砂混凝土的上述参数分别简称为第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量。其中，第一水泥用量用于表示机制砂混凝土中的水泥用量，第一机制砂代替率用于表示机制砂混凝土中机制砂代替天然砂的比例，第一减水剂用量用于表示机制砂混凝土中减水剂的含量。其中，减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌和用水量的混凝土外加剂。需要说明的是，目标机制砂混凝土的设计参数不限于上述第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量，还可以包括机制砂用量等，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

作为一种实施方式，通过目标机制砂混凝土的特征参数确定目标机制砂混凝土的设计参数的方式可以为将目标机制砂混凝土的特征参数输入到预先构建的机制砂混凝土配合比模型中，并输出目标机制砂混凝土的设计参数。由于利用现有的智能算法中的模型离散型较大，使得输出的数据误差较大，在本申请实施例中，采用机制砂混凝土配合比逆响应面模型。其中，响应面模型为通过一系列确定性的试验，拟合一个预设函数来模拟真实极限状态的曲面。作为一种实施方式，对于响应面的拟合可以采用正则化总体最小二乘法，采用该方法进行拟合可以使得拟合结果振荡较弱，从而使最终得到的配合比较稳定、误差较小。

需要说明的是，在本申请实施例中，机制砂混凝土配合比响应面模型既可以为正响应面模型，也可以为逆响应面模型。其中，在机制砂混凝土配合比正响应面模型中，设计参数为预设函数的自变量，特征参数为预设函数的因变量；在机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，特征参数为预设函数的自变量，设计参数为预设函数的因变量。采用机制砂混凝土配合比逆响应面模型，在根据特征参数求解设计参数时，可以减少迭代计算，从而降低运算量。

步骤S130：根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。

在具体的实施过程中，在步骤S120中通过目标机制砂混凝土的特征参数确定了目标机制砂混凝土的设计参数之后，以根据获得的目标机制砂混凝土的设计参数确定目标机制砂混凝土的配合比，以供操作人员可以根据该目标机制砂混凝土的配合比制作对应的机制砂混凝土。举例来说，获得的目标机制砂混凝土的设计参数中包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量时，可以确定机制砂混凝土中水泥、机制砂、天然砂、减水剂的用量。

请参照图2，图2为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比逆响应面模型的构建方法的流程图，该机制砂混凝土配合比逆响应面模型用于确定图1中的机制砂混凝土配合比。如图2所述，获取机制砂混凝土的预设特征参数之前，上述方法包括如下步骤：

步骤S210：获取多组机制砂混凝土样本的样本数据。

在具体的实施过程中，由于响应面模型为通过一系列确定性的试验，拟合一个预设函数来模拟真实极限状态的曲面，因此，在构建机制砂混凝土配合比逆响应面模型时，可以获取多组通过试验设计确定的用于拟合预设函数的样本数据。在本申请实施例中，用于拟合预设函数的样本数据可以包括：机制砂混凝土样本的设计参数以及机制砂混凝土样本的特征参数。其中，机制砂混凝土样本的设计参数可以包括：机制砂混凝土样本的水泥用量、机制砂混凝土样本的机制砂代替率以及机制砂混凝土样本的减水剂用量，为了便于区分，本申请实施例中将机制砂混凝土样本的上述参数分别简称为：第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量；机制砂混凝土样本的特征参数可以包括：机制砂混凝土样本的抗压强度、机制砂混凝土样本的收缩率以及机制砂混凝土样本的材料成本，为了便于区分，本申请实施例中将机制砂混凝土样本的上述参数分别简称为：第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本。需要说明的是，机制砂混凝土样本的设计参数不限于上述第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，还可以包括机制砂用量等；机制砂混凝土样本的特征参数不限于上述第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本，还可以包括耐久性、和易性等，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

作为一种实施方式，获取样本数据的方式可以包括：首先，采用复合设计的方法进行试验设计确定机制砂混凝土样本的设计参数对应的试验样本点。其中，采用的复合设计方法可以包括多种，例如：中心复合设计方法(Central Composite Design，CCD)、Box-Behnken设计方法(Box-BehnkenDesign，BBD)等。其次，根据试验设计点确定制备机制砂混凝土样本的各种材料的用量，并根据确定的材料用量进行试验制备机制砂混凝土样本。最后，通过测试以及计算确定上述机制砂混凝土样本对应的特征参数。其中，测试和计算的方式有多种，本领域技术人员可以根据需要进行选择。例如，通过测量在外力的作用下，机制砂混凝土单位面积上能够承受的压力，来确定机制砂混凝土的抗压强度；或者，通过收缩试验-非接触法来确定机制砂混凝土的收缩率等方式。

因此，通过上面的方式确定的样本数据中，每一组样本数据包括一组机制砂混凝土样本的设计参数，以及根据该组机制砂混凝土样本的设计参数制备的机制砂混凝土样本对应的特征参数。利用多组样本数据，可以对预设函数进行拟合，以确定最终的机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

需要说明的是，在进行试验设计确定机制砂混凝土样本的设计参数对应的试验样本点时，试验样本点的个数本申请不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的选择。

步骤S220：通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数。

在具体的实施过程中，在步骤S210中获取了多组样本数据之后，就可以通过上述多组样本数据对预设函数进行拟合，以确定预设函数中的待定系数。作为一种实施方式，通过样本数据对预设函数进行拟合的方式可以为正则化总体最小二乘法，使用该方法进行拟合，可以使拟合结果振荡较弱，从而使最终得到的机制砂混凝土配合比的离散型小、误差较小。

需要说明的是，除利用上述正则化总体最小二乘法对预设函数进行拟合，还可以采用其他拟合方式拟合，例如：最小二乘法、正则化最小二乘法等，本申请实施例不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的选择。

步骤S230：根据所述待定系数构建所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

在具体的实施过程中，在步骤S220中确定了预设函数的待定系数之后，可以将确定的待定系数代入预设函数中，从而可以得到对应的机制砂混凝土配合比逆响应面模型。其中，得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，即为上述图1中的机制砂混凝土配合比确定方法中利用的模型。

进一步的，步骤S210包括如下步骤：获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数。

在具体的实施过程中，可以通过试验设计的方式确定多组机制砂混凝土样本的设计参数以及对应的机制砂混凝土样本的特征参数。作为一种实施方式，可以首先采用中心复合设计方法(Central Composite Design，CCD)进行试验设计确定机制砂混凝土样本的设计参数对应的试验样本点，然后根据试验设计点确定机制砂混凝土样本中各种材料的用量，并根据上述材料用量进行试验制备机制砂混凝土样本，最后通过测量在外力的作用下机制砂混凝土单位面积上能够承受的压力，来确定机制砂混凝土样本的抗压强度，通过收缩试验-非接触法来确定机制砂混凝土样本的收缩率，以及计算上述材料用量对应的材料成本。

进一步的，步骤S220包括如下步骤：

第一步：获取正则化参数。

在具体的实施过程中，在利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行拟合时，首先需要获取一个正则化参数λ，其中，获取正则化参数λ的方式可以有多种，例如广义交叉检验法、L曲线法等。

第二步：根据所述样本数据以及所述正则化参数对所述预设函数进行回归拟合。

在具体的实施过程中，在上一步中获取到正则化参数之后，就可以根据上述正则化参数以及在步骤S210中获取的多组样本数据对预设函数进行拟合，确定预设函数中的待定系数，从而确定机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

进一步，在步骤S210之前，上述方法还包括如下步骤：获取所述预设函数：

在具体的实施过程中，为了构建一个机制砂混凝土配合比逆响应面模型，可以先将机制砂混凝土样本的特征参数以及机制砂混凝土样本的设计参数表示为一个二次多项式的预设函数，如上式所示。其中，x为机制砂混凝土样本的设计参数，y为机制砂混凝土样本的特征参数，α₀,α_i,α_ij,α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。然后在该预设函数的基础上，将多组样本数据代入该预设函数，并对该预设函数进行拟合，从而确定其中的待定系数α。最后，将待定系数α代入上式中，可以得到对应的机制砂混凝土配合比逆响应面模型。其中，n的取值可以由试验设计中的因素数确定，例如，三因素时n＝3。

需要说明的是，上式表示的为机制砂混凝土配合比逆响应面模型对应的预设函数，而机制砂混凝土配合比正响应面模型可以表示为：

其中，x为机制砂混凝土样本的设计参数，y为机制砂混凝土样本的特征参数，α₀,α_i,α_ij,α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。

进一步的，在步骤S210之后，上述方法还包括如下步骤：根据多组所述样本数据对所述预设函数中的参数项进行显著性检验，并保留所述参数项中显著性高的参数项。

在具体的实施过程中，可以对预设函数中的参数项进行显著性检验。作为一种实施方式，可以采用F检验法对预设函数中的参数项进行检验。其中，F检验法的统计量为：

式中，A表示预设函数的参数项，SS_A表示由上述预设函数的参数项引起的偏差平方和，SS_e表示由误差引起的偏差平方和，f_A表示上述预设函数的参数项的自由度，f_e表示上述误差的自由度。在F检验法中，若给定显著性水平β，在F_A≥F_1-β(f_A,f_e)时，认为参数项A设计显著，否则认为不显著，并保留机制砂混凝土配合比逆响应面模型中对响应影响显著的参数项，忽略对响应影响很小的参数项，从而提高机制砂混凝土配合比逆响应面模型的准确度。

进一步的，在步骤S230之后，上述方法还包括如下步骤：对所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型进行精度验证。

在具体的实施过程中，在获得机制砂混凝土配合比逆响应面模型之后，可以对该模型进行精度验证。作为一种实施方式，可以根据如下公式对所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型进行精度验证：

式中，y_RS表示求解反问题得到的解，y表示系统响应真值，

表示响应真值的平均值，MSE表示均方残差。通过对机制砂混凝土配合比逆响应面模型进行精度验证，从而保证最终得到的模型符合精度要求。

进一步的，请参照图3，图3为本申请实施例提供的另一种机制砂混凝土配合比逆响应面模型的构建方法的流程图，如图3所述，在所述获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数之前，上述方法还包括如下步骤：

步骤S310：获取测量得到的机制砂石粉含量。

在具体的实施过程中，由于机制砂石粉含量大、种类多、颗粒形状不稳定，如果确定机制砂混凝土配合比时不考虑机制砂中的石粉，会对机制砂混凝土的工作性能、力学性能、耐久性等存在一定的影响。因此，在确定机制砂混凝土配合比时，需将机制砂中的石粉含量考虑进机制砂混凝土配合比的设计中，将其归为掺合料用量中。

首先，可以获取机制砂中石粉的含量，以及机制砂的质量、表观密度和堆积密度，天然砂的质量、表观密度和堆积密度，粗骨料的质量、表观密度和堆积密度等数据，其中，上述各个数据可以由操作人员进行测量得到。需要说明的是，获取上述各个数据的方式有多种，例如：接收操作人员通过键盘或者屏幕等输入的数据、接收服务器中存储的数据等方式，本领域技术人员可以根据实际情况结合本领域常规技术手段进行合适的替换。

步骤S320：根据所述机制砂石粉含量以及所述目标机制砂混凝土的特征参数确定所述机制砂混凝土样本的初始配合比。

在具体的实施过程中，在步骤S310中获取了机制砂中石粉的含量，以及机制砂的质量、表观密度和堆积密度，天然砂的质量、表观密度和堆积密度，粗骨料的质量、表观密度和堆积密度等数据后，可以通过混凝土配合比设计标准中提供的含掺合料的普通混凝土配合比设计方法作为参考，根据上述各种数据设计得到机制砂混凝土样本的初始配合比。

步骤S330：根据所述初始配合比确定所述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以根据所述范围确定多组所述机制砂混凝土样本的设计参数。

在具体的实施过程中，在步骤S320中确定了机制砂混凝土样本的初始配合比之后，可以以确定的初始配合比为参考，确定机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以增加拟合的准确度。作为一种实施方式，首先根据上述初始配合比确定第二水泥用量x₁的初始值x₁₀，则水第二泥用量x₁的取值范围为[(1-20％)x₁₀,(1+20％)x₁₀]；然后根据上述初始配合比确定第二减水剂用量x₂的初始值x₂₀，则第二减水剂用量x₂的取值范围为[(1-20％)x₂₀,(1+20％)x₂₀]；最后采用40％作为第二机制砂替代率x₃初始值x₃₀，以[10％,70％]作为第二机制砂替代率x₃的取值范围。

需要说明的是，上述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围的选取仅为本申请实施例提供的一种方案，本领域技术人员在本申请实施例的基础上，可以根据实际情况进行合适的调整。

作为一种实施方式，执行上述机制砂混凝土配合比确定方法的执行主体可以为计算机设备、服务器等，其中，计算机设备可以为笔记本电脑、手机等。需要说明的是，执行上述机制砂混凝土配合比确定方法的可以为一个计算机设备或者一个服务器，也可以为多个计算机设备或者多个服务器，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种机制砂混凝土配合比确定装置的结构框图。如图4所示，该机制砂混凝土配合比确定装置400包括：第一获取模块410，用于获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；输入输出模块420，用于将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；其中，所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型通过正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合得到；第一确定模块430，用于根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。

在本申请实施例中，将第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本通过输入输出模块420输入至通过正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，从而得到第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量，并根据第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量利用第一确定模块430得到目标机制砂混凝土的配合比。根据该目标机制砂混凝土的配合比制作得到的机制砂混凝土符合预设性能要求，且通过正则化总体最小二乘法对模型进行拟合使得拟合结果振荡较弱，从而使得到的配合比较稳定、误差较小。

进一步的，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第二获取模块，用于获取多组机制砂混凝土样本的样本数据，所述样本数据包括所述机制砂混凝土样本的设计参数以及所述机制砂混凝土样本的特征参数；所述机制砂混凝土样本的设计参数包括第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，所述机制砂混凝土样本的特征参数包括第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本；第二确定模块，用于通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数；构建模块，用于根据所述待定系数构建所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

在本申请实施例中，通过多组样本数据，利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行拟合，得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型。利用正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比离散型小、误差小。

进一步的，所述第二获取模块包括：第三获取模块，用于获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数。

在本申请实施例中，用于对预设函数进行拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型的样本数据通过试验设计得到，其中，利用多组样本数据对预设函数进行拟合可以提高拟合得到的模型的精确度。

进一步的，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第四获取模块，用于获取测量得到的机制砂石粉含量；第三确定模块，用于根据所述机制砂石粉含量以及所述目标机制砂混凝土的特征参数确定所述机制砂混凝土样本的初始配合比；第四确定模块，用于根据所述初始配合比确定所述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以根据所述范围确定多组所述机制砂混凝土样本的设计参数。

在本申请实施例中，将机制砂中存在的石粉含量考虑进机制砂混凝土配合比的设计中，确定机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以增加拟合的准确度。同时，降低最终得到的机制砂混凝土配合比中，由于石粉存在对混凝土性能的影响。

进一步的，所述第二确定模块包括：第五获取模块，用于获取正则化参数；拟合模块，用于根据所述样本数据以及所述正则化参数对所述预设函数进行回归拟合。

在本申请实施例中，利用正则化总体最小二乘法，通过拟合模块拟合得到机制砂混凝土配合比逆响应面模型，该机制砂混凝土配合比逆响应面模型振荡较弱，从而使得根据该模型得到的配合比离散型小、误差小。

进一步的，所述机制砂混凝土配合比确定装置还包括：第六获取模块，用于获取所述预设函数：

其中，x为所述机制砂混凝土样本的设计参数，y为所述机制砂混凝土样本的特征参数，α₀,α_i,α_ij,α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。

在本申请实施例中，通过第六获取模块确定预设函数的具体形式，然后通过样本数据对上述预设函数进行拟合，确定其中的待定系数，从而确定机制砂混凝土配合比逆响应面模型。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，所述电子设备可以包括：至少一个处理器510，至少一个通信接口520，至少一个存储器530和至少一个通信总线540。其中，所述通信总线540用于实现这些组件直接的连接通信，所述通信接口520用于与其他节点设备进行信令或数据的通信，所述存储器530存储有所述处理器510可执行的机器可读指令。当所述电子设备运行时，所述处理器510与所述存储器530之间通过通信总线540通信，所述机器可读指令被所述处理器510执行时执行本申请实施例提供的机制砂混凝土配合比确定方法。

处理器510可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器510可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中公开的各种方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器530可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

综上所述，本申请提供一种机制砂混凝土配合比确定方法、装置、设备及存储介质，其中，机制砂混凝土配合比确定方法包括：获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；其中，所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型通过正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合得到；根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。因此，将第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本输入至通过正则化总体最小二乘法拟合得到的机制砂混凝土配合比逆响应面模型，从而得到第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量，并根据第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量得到目标机制砂混凝土的配合比。根据该目标机制砂混凝土的配合比制作得到的机制砂混凝土符合预设性能要求，且通过正则化总体最小二乘法对模型进行拟合使得拟合结果振荡较弱，从而使得到的配合比离散型小、误差较小。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种机制砂混凝土配合比确定方法，其特征在于，包括：

获取多组机制砂混凝土样本的样本数据，所述样本数据包括所述机制砂混凝土样本的设计参数以及所述机制砂混凝土样本的特征参数；所述机制砂混凝土样本的设计参数包括第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，所述机制砂混凝土样本的特征参数包括第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本；

通过所述样本数据，利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数；

根据所述待定系数构建机制砂混凝土配合比逆响应面模型；

获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；

将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；

根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。

2.根据权利要求1所述的机制砂混凝土配合比确定方法，其特征在于，所述获取多组机制砂混凝土样本的样本数据包括：

获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数。

3.根据权利要求2所述的机制砂混凝土配合比确定方法，其特征在于，在所述获取通过试验设计确定的多组所述机制砂混凝土样本的设计参数以及根据每组所述机制砂混凝土样本的设计参数确定对应的所述机制砂混凝土样本的特征参数之前，所述方法还包括：

获取测量得到的机制砂石粉含量；

根据所述机制砂石粉含量以及所述目标机制砂混凝土的特征参数确定所述机制砂混凝土样本的初始配合比；

根据所述初始配合比确定所述机制砂混凝土样本的设计参数的取值范围，以根据所述范围确定多组所述机制砂混凝土样本的设计参数。

4.根据权利要求1－3任一项所述的机制砂混凝土配合比确定方法，其特征在于，所述通过所述样本数据，利用所述正则化总体最小二乘法对所述预设函数进行回归拟合包括：

获取正则化参数；

根据所述样本数据以及所述正则化参数对所述预设函数进行回归拟合。

5.根据权利要求1－3任一项所述的机制砂混凝土配合比确定方法，其特征在于，在所述获取多组机制砂混凝土样本的样本数据之前，所述方法还包括：

获取所述预设函数：

其中，x为所述机制砂混凝土样本的设计参数，y为所述机制砂混凝土样本的特征参数，α₀，α_i，α_ij，α_ijk…均为所述预设函数的所述待定系数，n为大于零的正整数。

6.一种机制砂混凝土配合比确定装置，其特征在于，包括：

第二获取模块，用于获取多组机制砂混凝土样本的样本数据，所述样本数据包括所述机制砂混凝土样本的设计参数以及所述机制砂混凝土样本的特征参数；所述机制砂混凝土样本的设计参数包括第二水泥用量、第二机制砂代替率以及第二减水剂用量，所述机制砂混凝土样本的特征参数包括第二抗压强度、第二收缩率以及第二材料成本；

第二确定模块，用于通过所述样本数据，利用正则化总体最小二乘法对预设函数进行回归拟合，确定所述预设函数的待定系数；构建模块，用于根据所述待定系数构建机制砂混凝土配合比逆响应面模型；

第一获取模块，用于获取目标机制砂混凝土的特征参数，所述目标机制砂混凝土的特征参数包括第一抗压强度、第一收缩率以及第一材料成本；

输入输出模块，用于将所述第一抗压强度、所述第一收缩率以及所述第一材料成本输入到预先构建的所述机制砂混凝土配合比逆响应面模型中，获得所述目标机制砂混凝土的设计参数，所述目标机制砂混凝土的设计参数包括第一水泥用量、第一机制砂代替率以及第一减水剂用量；

第一确定模块，用于根据所述第一水泥用量、所述第一机制砂代替率以及所述第一减水剂用量确定所述目标机制砂混凝土的配合比。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及总线；

所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

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