结构极值响应估计方法的有效性研究

基于广义极值分布和移位广义对数正态分布的加速模拟方法能够有效估计随机荷载作用下结构响应的极值分布.为了调查这两种加速模拟方法在结构极值响应尾部分布估计中的效率,详细讨论了基于响应样本的广义极值分布和移位广义对数正态分布的参数估计过程,对比分析了这两种加速模拟方法在估计随机变量极值分布的尾部、线性结构随机响应极值分布的尾部和非线性结构随机响应极值分布的尾部中的计算费用和数值精度,给出了这两种加速模拟方法的相对特点和适用范围,为结构极值响应的估计提供方法选择方面的建议.     

幂函数模量成层土上剪切梁式结构的随机地震反应

按照剪切梁理论,给出了幂函数剪切模量成层土上剪切梁式结构的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式.在此基础上,用振型叠加原理计算了该梁式结构的地震反应,然后利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数:白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该梁式结构对地震的随机动力响应问题.计算表明:1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层和梁式结构的最大期望反应,均有别于过滤白噪声谱时的相应值,2)平稳输入与输出过高地估计了土层和梁式结构的随机响应.     

基于周期图法的路面不平度随机过程数值分析

采用周期图法和时域内的采样原理,根据路面高程随机过程的相位分布,以频域路面功率谱密度为依据,对不同等级路面不平度的时域数据进行数值模拟.针对模拟方法的准确性问题,以仿真出的路面不平度时域和原始频域数据为输入得到车辆响应功率谱密度,比较二者的差异,验证了模拟方法的可靠性.通过对国际平整度指数与功率谱密度两个不平度指标进行比较,利用模拟得到的路面不平度时域数据,推导出二者的相关关系,以路面实测不平度高程数据为基础的检验结果表明,相关关系模型可靠.     

OFDM系统中基于频率响应包络PSD的最大多普勒频移盲估计算法

提出了一种基于正交频分复用系统的最大多普勒频移盲估计算法.利用恒包络调制的子载波,在接收端获得这些子载波的幅值后按经典周期图法估计其功率谱密度(PSD)的幅值.最大多普勒频移通过获取功率谱密度的分界点位置得到.不同于传统的功率谱密度方法,本算法不需要信道响应的估计值,并且估计精度也有所提高.仿真结果表明,本算法有较好的鲁棒性,在大范围内的多普勒频移下都能保持高估计精度.     

路面谱激励下的运营桥梁结构的响应分析

基于运营桥梁结构中不同路谱激励样本的差异,分别计算了特定样本下,车速变化时桥梁结构、运营车辆的位移、速度、加速响应.采用标准路面等级的功率谱密度,运用余弦叠加方法,模拟了不同样本的各等级路面谱激励;采用直接积分的方法,计算了加入路面随机激励后的车桥振动的微分方程,分析了不同路面等级、不同车速下系统的响应.结果表明:随机相位角、功率谱密度等级分别影响路面谱激励的样本形状和幅值大小,不同随机样本具备相同统计特征;对于系统的响应曲线,路面平整度等级对幅值影响相对显著,车速变化对形状影响相对显著;根据算例中不同路面平整度等级的计算结果,给出了相应的工程建议.     

带附加集中质量加肋板随机振动分析与控制

从带有附加集中质量加肋板的力学简化模型出发,推导给出了该模型的随机功率谱密度,并分析了系统随机振动响应的其他统计数字特征:均值、均方值、互相关函数和协功率谱密度.引入最小化加速度和最小化振动功率传递两类不同的控制方法对模型在随机信号输入的工况下做出了优化控制,并对控制前后的系统响应做了振动仿真模拟.仿真结果表明两种控制方法均能有效地抑制系统的随机振动,对激振力和误差传感器都确定已知的工况,可以通过仿真试验得到随机激励情况下的控制作动器的位置及控制力大小,为工程实践提供了有价值的参考.     

某核电常规岛厂房风振计算及风荷载频域分析

分别在A类地貌和B类地貌中测得某核电常规岛厂房的刚性模型表面风压风洞试验数据。用频域方法计算了厂房屋盖风致动力响应。计算结果显示结构动态位移响应在不同地貌中差别较小。且正面迎风时结构风致动态位移均方根响应比斜向迎风时要小。分析了不同风向角下结构表面风压谱密度的分布,结构正面迎风时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在低频段;当风沿斜向作用时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在高频段。风压谱密度函数谱峰对应的折算频率与结构振型对应的自振折算频率一致时,结构风致动力响应将会增大。     

风浪联合作用下半潜式平台运动响应分析

提出风浪联合作用下深海半潜式生活平台随机运动响应的分析方法。首先,基于50对现场实测风速和波浪数据的相干函数分析,提出深海脉动风速和波浪过程的相干函数模型及其参数估计方法,并由平均样本相干函数估计出模型参数;其次,由脉动风速和波浪的互谱密度矩阵生成深海风速和波浪的随机样本,建立基于风、浪时历输入的SeSam软件分析技术,计算平台的随机运动响应样本;最后,利用移位广义对数分布(Shift Generalized Lognormal Distribution,SGLD)模型和Gumbel Copula,建立平台随机运动响应联合极值分布的估计方法。实际平台的随机风和浪运动响应分析,验证了本文提出方法的有效性。本文的研究对深海半潜式生活平台的安全性和可靠性评估具有一定的参考价值。     

基于近似Davenport风速谱的建筑结构动力响应的新封闭解法

杨庆山风速谱是Davenport风速谱的近似,可简化结构风振响应的分析.传统方法所得结构响应的表达式比较复杂,为此,提出了一种简明封闭解法.首先,研究了考虑空间相关性的杨庆山风速谱的建筑结构脉动风压的功率谱密度函数改进表达式;其次,基于1阶微分方程的虚拟激励法获得了建筑结构风振响应(结构层绝对位移及其振动速度、层间位移及其变化率)的功率谱密度函数的统一简明封闭解;最后,研究了结构层绝对位移和层间位移响应的0—2阶及4阶的谱矩的简明封闭解.以10层建筑结构为例,利用该方法和传统虚拟激励法进行对比分析,结果表明:该方法为杨庆山风速谱激励下结构风振响应的精确解法,且可用于判断传统虚拟激励法分析的精度.     

桁架结构随机地震响应分析

本文将地震作为随机过程,用随机振动的方法,对空间桁架结构的系统响应函数和在三向随机地震激励下的响应以及地震功率谱分量间的相关性等进行了分析和推导,编制了桁架结构随机地震响应分析程序,并对一实际结构进行了计算。本文的分析方法对于处理其它弹性结构在其它平稳随机过程下的响应亦是适用的。     

基于等离激元反馈的薄膜随机激光器

综述了基于等离激元反馈的随机激光器设计思路,重点总结了薄膜随机激光器的特性,如基于金纳米岛和银纳米线网络2种无序结构的二维、三维等离激元反馈型薄膜随机激光器件. 金属局域表面等离激元共振峰与荧光材料发射峰的重合是该类器件低阈值、高效率和可调谐的设计关键.     

风速谱中的随机噪声对结构风振响应的影响

为了分析风速谱的随机特性对结构风振反应的影响,应用ANSYS中的风-结构耦合分析方法,分别计算了考虑及不考虑风速随机噪声情况下生成的时程;对同一个高层建筑物的动力反应进行了时程分析;对2种情况下建筑结构表面风压及建筑结构动力反应进行了比较．比较结果表明,在考虑风速随机噪声的情况下,结构的动力反应比不考虑风速随机噪声时有一定程度的增大．     

基于随机黑洞和自适应策略的引力搜索算法

针对引力搜索算法过于随机、全局搜索能力差、容易陷入局部最优等问题,提出一种基于随机黑洞策略和自适应策略的改进引力搜索算法。引入比例系数n来自适应调节引力常量,使算法在运算初期加大搜索力度,有效避免算法陷入局部最优。将随机黑洞理论中,粒子在黑洞附近容易被黑洞捕获的现象引入算法中,即在黑洞半径内的粒子将会被黑洞捕获,但又有一定的概率逃逸。这样既提高了局部搜索能力,又不失全局搜索能力,且提高了收敛速度。与标准的搜索算法相比,改进后的引力搜索算法具有较快的收敛特性和较好的优化性能。     

针对减少多普勒信号时频分布斑点的研究

基于短时傅立叶变换(STFT)的商用多普勒分析仪所得出的多普勒信号谱存在较大的随机噪声和随机抖动(形成多普勒斑点)；为了减少或抑制这些多普勒斑点，我们利用维纳辛钦定理先对信号进行自相关，消除其电噪声，然后再对去噪后的信号加上一个高斯窗函数做傅立叶变换抑制其谱的随机抖动，最终得出了较好的信号谱形，减少了多普勒斑点．     

运用变异算子随机搜索求解全局优化问题

通过改进遗传算法,提出一种求解全局优化问题的变异基随机搜索方法．该法以变异算子作为唯一的遗传算子,利用生物变异原理进行局部搜索,同时为使算法具有一定的全局搜索性能引入随机初始化技术．它具有较强的局部搜索能力,可在有限时间内取得较好解．仿真实验证明,本算法在求解全局优化问题上的有效性,并表明其局部收敛能力与求解结果均优于传统遗传算法．     

用渐进功率谱的概念研究非线性系统的非平稳随机振动——单自由度系统

1965年Priestley提出了渐进功率谱的概念,后来Hammond利用这个概念解决了线性系统的非平稳随机振动(瞬态响应)。本文利用此原理,应用作者提出的求解非线性随机振动的方法,讨论了单自由度非线性系统的非平稳随机振动。     

光纤光栅局部受温特性分析

应用传输矩阵法建立了光纤光栅局部受温时的反射谱变化模型,并进行仿真分析。理论分析表明：当光纤光栅某段所受温度瞬态变化时,其反射谱不再保持单个谐振峰,而是产生分裂点,且分裂点波长随温度的变化呈线性、周期性移动,同时给出了分裂点波长线性、周期变化的表达式。通过实验进一步研究,实验结果和理论分析相吻合。     

利用膜粒子群优化的条件随机域特征选择

提出了一种新的基于膜粒子群优化的特征选择方法．该方法利用了膜系统的分层结构和消息传递机制,将粒子群优化算法作为区域子算法部署到各个区域中．不同于传统粒子群优化算法,该方法将粒子群优化的搜索速率分解为局部搜索速率和全局搜索速率．膜系统的所有外层区域采用局部搜索速率,搜索局部最优解;最内层区域采用全局搜索速率,搜索全局最优解．所有外部区域将最优解传递给相邻内部区域,内部区域将最差解传递给相邻外部区域,最内区域向相邻外部区域传递最差解．当各个区域之间的解传递在一段时间内停止时,或者算法迭代次数达到限定次数时,算法收敛,取最内层区域的最优解为最终解．以条件随机域模型的最大似然估计函数为目标函数,利用膜粒子群优化计算各个特征权重系数,最后剔除那些权重系数小于阈值的特征．实验结果表明,在进行生物文本的基因名称识别时,利用该方法对条件随机域的特征进行选择后,可以消除冗余特征的干扰,能获得更高的准确度．     

二维随机场离散的局部平均法

随机场离散是随机有限元分析中的一个基本问题,由于局部平均法计算列式简单,精度高,而且需要随机场原始数据较少,因此随机场离散多采用局部平均法。给出了矩形单元和任意四边形单元局部平均随机场的二阶统计特性的计算方法,并以一平稳随机场为例,分析了相关函数、方差函数、相关尺度对协方差计算结果的影响,同时研究了采用高斯积分计算任意四边形单元局部平均随机场协方差的精度。     

一种新的随机疲劳寿命预测方法

根据疲劳损伤具有局部性的特点,在应力场强法的基础上,提出了缺口疲劳损伤局部应力应变场理论;该理论可同时考虑缺口根部局部应力应变梯度对疲劳损伤的影响．通过对缺口件进行随机交变加载下的弹塑性有限元分析,提出一种随机加载疲劳寿命预测的局部应力应变场强法;由该法来预测缺口件疲劳裂纹形成寿命,其精度要好于传统的局部应力应变法．