基于Stochastic Kriging模型的不确定性序贯试验设计方法

不确定性研究中需要计算大量重复样本,这无疑对计算量较大的数值模拟提出了巨大的挑战.通过试验设计方法可以有效地减少不确定性研究中的计算量,然而,目前考虑不确定性的试验设计方法研究大多仍专注于传统试验设计方法.针对这一问题,为了通过更为合理的计算资源分配得到更精准的不确定性评估,基于有限样本的Stochastic Kriging模型提出了针对不确定性问题的三阶段序贯试验设计方法.首先,通过特定位置的采样对IMSE进行简化,构建了预选步进信息选取策略,通过预选增量样本总个数以及各取样位置处的分布信息,达到随机代理模型目标精度要求;同时,基于IMSE构建了基于步进信息的单轮选点试验设计准则,以同时考虑设计变量的取样位置及其分布信息.由算例与传统方法的对比分析可知,所建立方法通过等量的采样得到了精度更高的随机代理模型,验证了其在不确定性问题中的可行性和优势.     

基于MKSA算法的曲面自适应采样

针对在机测量传统采样方法存在的采样点过于集中和采样区域遗漏影响曲面轮廓度的问题,将MacQueen K-means(MK)算法与模拟退火(SA)算法相结合,提出基于MKSA的复杂曲面在机测量自适应采样方法。利用MK算法生成二维质心Voronoi结构(CVT结构),将复杂曲面离散点云数据的高斯曲率绝对值作为生成CVT结构的密度函数,以方差函数为收敛准则,通过全局算法SA的退火准则设置降温系数,提高MK算法的全局寻优能力,生成全局最优的二维CVT结构;将质心点映射回原曲面,获得质心位置对应的曲面采样点,从而实现复杂曲面的自适应采样。仿真及实验结果表明:MKSA算法使曲面测量采样点分布更合理,拟合曲面与CAD模型的最大偏差及平均偏差均小于传统方法,更逼近CAD模型的理论曲面。     

基于多目标决策方法的反应离子刻蚀机约束环优化设计研究

从反应离子刻蚀设备腔室内部结构细节角度出发,研究腔室约束环对以450 mm为代表大晶圆尺寸刻蚀机流场影响。与同类研究相比,本文旨在突出研讨仿真模型的精确性与边界条件比较设置准则的重要性。本文首先介绍刻蚀机腔室约束环的结构及其功能并提出高精度粘度修正的实现方法并计算腔室流体气压分布。提出了腔室气压分布的多目标问题,采用遗传算法求解,并通过多目标决策对优化结果进行评价和排序,得到最适合的优化结果。最后,给出约束环设计结果并得出约束环可以优化腔室内气流分布轮廓的结论。     

基于序贯层次Kriging模型的微型飞行器机身结构设计优化

在基于仿真模型的工程设计优化中,采用高精度、高成本的分析模型会导致计算量大,采用低精度、低成本的分析模型会导致设计优化结果的可信度低,难以满足实际工程的要求。为了有效平衡高精度与低成本之间的矛盾关系,通过建立序贯层次Kriging模型融合高/低精度数据,采用大量低成本、低精度的样本点反映高精度分析模型的变化趋势,并采用少量高成本、高精度的样本点对低精度分析模型进行校正,以实现对优化目标的高精度预测。为了避免层次Kriging模型误差对优化结果的影响,将层次Kriging模型与遗传算法相结合,根据6σ设计准则计算每一代最优解的预测区间,具有较大预测区间的当前最优解即为新的高精度样本点。同时,在优化过程中序贯更新层次Kriging模型,提高最优解附近的层次Kriging模型的预测精度,从而保证设计结果的可靠性。将所提出的方法应用于微型飞行器机身结构的设计优化中,以验证该方法的有效性和优越性。采用具有不同单元数的网格模型分别作为低精度分析模型和高精度分析模型,利用最优拉丁超立方设计分别选取60个低精度样本点和20个高精度样本点建立初始层次Kriging模型,采用本文方法求解并与直接采用高精度仿真模型求解的结果进行比较。结果表明,所提出的方法能够有效利用高/低精度样本点处的信息,建立高精度的层次Kriging模型;本文方法仅需要少量的计算成本就能求得近似最优解,有效提高了设计效率,为类似的结构设计优化问题提供了参考。     

SNLSE方法在橡胶隔震支座参数估计中的应用研究

应用简化的Wen模型分析橡胶隔震支座的非线性动力行为,并用试验方法测试得到GZN110型橡胶支座的相关力学参数。通过引入Newmark-β状态转换和分步求解未知参数的方法,使得序贯非线性最小二乘方法(SNLSE)只需测量加速度和激励信号就可以一次辨识模型的所有参数。该方法具有输入量少、计算精度高、易于实现的优点。以GZN110型橡胶支座为实例进行了白噪声、ElCentro地震波以及Kobe地震波激励的仿真和实验研究,结果表明,这种简化的Wen模型能较精确地模拟隔震支座的动态力学行为,应用序贯非线性最小二乘方法得到的隔震支座模型参数与实际值较吻合,而且隔震支座位移的辨识结果与实测值相当一致,证明该方法在橡胶隔震支座检测和状态评估中的有效性和精确性。     

圆度误差的最小二乘法、最小包容区域法和最优函数法评定精度之比较

目的在于寻找符合最小条件的圆度误差评定方法。首先详细介绍圆度误差评定的最小二乘法、最小包容区域法和最优函数法的算法模型与实现方法;然后,在三坐标测量机上对被测圆进行采样点坐标数据提取,分别用最小二乘法、最小包容区域法和最优函数法对给定圆进行误差评定。结果表明,最小包容区域法评定精度最高,最优函数法评定精度次之,最小二乘法评定精度较低。     

工业设计视角下的高端装备创新设计原理与方法探析

目的以国内外高端装备为研究对象,从工业设计的视角出发,探索符合高端装备特征的创新设计原理与方法。让我国在高端装备领域从"制造"走向"创造",以此促进我国高端装备行业的战略发展。方法综合运用文献检索、交叉研究、案例分析、经验总结等方法。通过对国内外前沿高端装备设计进行分析,了解高端装备特征和价值导向,并分析提炼装备设计创新方向。结果从整合创新、移植创新、还源创新三个方向阐述高端装备创新设计原理,并提出了以用户体验为核心,通过进行系统的要素层次划分,实现与目标需求点匹配对应的设计方法。结论高端装备作为"国之重器",由于其属性特殊,缺乏相应的创新设计模式,为实现工业设计视角下高端装备的创新突破提供了一种富有参考性的创新设计原理和方法。     

基于极径法球径测量的测量点布局设计

本文给出基于极径法球径测量的加权最小二乘估计模型 ,并依据该模型进行球面上测量采样点布局的优化设计。最后 ,对模型和布点设计进行了统计数据仿真测试     

新型折叠卷收式反射阵天线的设计与制作

 设计了一种新型折叠卷收式反射阵天线,减少了天线展开前的质量和体积．为了使反射面得到最好的平面精度,从理论上证明反射面的边界形状应当为圆形．给出了悬索详细的设计计算方法．在此结构中使用了一种新型的、通过钢卷尺强化的充气可展开铝箔圆管．通过非线性屈曲分析,研究了钢卷尺的厚度、圆心角角度以及铝箔厚度等因素对圆管承载力的影响,并通过实验验证了非线性屈曲分析结果的正确性．最终制作了这种新型天线,并对其展开后的形面精度进行了测试,实验证明此种新型天线完全可以满足反射阵天线的精度要求．     

基于神经网络预测与小波变换的结构非线性振动参数识别

首先介绍利用复Morlet小波变换进行结构非线性振动模型参数识别的原理,进而分析了因小波变换过程中的边端效应以及在采样点较少情况下复Morlet小波变换对非线性模型参数识别准确性的影响。然后提出了利用BP神经网络对非线性模型参数识别的信号进行预测延拓,并基于预测后的信号进行参数识别。最后通过对两种非线性振动模型进行数值仿真,验证了该方法能很好的提高非线性模型参数识别的准确性,并且具有一定的抗噪能力。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

秒表检定的测量不确定度评定

介绍了用标准时间间隔发生器检定秒表时，测量结果不确定度分析和评定过程；讨论了测量不确定度的几个主要来源；通过一组实例，给出了秒表检定不确定度的分析和评定结果，该过程和结论可应用在对于计量标准进行相应指标的不确定度分析上，也可用于估计秒表检定本身的不确定度。     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

输入估计值的测量不确定度评定

本文所介绍的与1993年由ISO等7个国际组织联合发表的《测量不确定表示指南》（简称《指南》）完全一致，只是指南上的实用于物理测量的绝大多数领域，而本文介绍的仅适用于校准实验的测量。同时本文主要侧重于对输入估计值的A类测量不确定度和B类测量不确定度的评定的介绍，为输出估计值的测量不确定度评定奠定了良好的基础。     

方波幅度的测量不确定度

介绍了用众数法评价方波幅度时的不确定度分析和评价过程；讨论了主要的不确定度来源，包括众数判别区间的影响、波形测量系统幅度测量误差的影响等等；给出了减小不确定度的主要措施，并结合一个实例，给出了方波幅度的不确定度评价结果。     

一起珠光砂堵塞过冷器的故障处理

在KDON-4500/4500-3型空分设备精馏塔大加温过程中发生管道断裂故障,珠光砂进入纯氮通道堵塞过冷器并造成空分设备停车。介绍为排除故障而对过冷器进行正、反向吹扫的管线流程。阐述了为避免同类故障再次发生,对冷箱内管道、支架所作的改进措施以及精馏塔加温吹扫的优化操作。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

Calculation of the Heat of Combustion of Hydrocarbon Components of Fuels

Development is continued of the empirical method for the calculation of the heat of combustion of organic compounds and, in particular, of hydrocarbons of different structures by the additive scheme based on their chemical structure.     

鲍鱼壳珍珠层无机文石片的层状微结构研究

贝壳珍珠层是软体动物壳的最内层,经过若干世纪的自然进化,贝壳珍珠层形成了优良的微结构,并使贝壳具有了相当高的强度、刚度及断裂韧性.本文利用扫描电镜(SEM)观察了鲍鱼贝壳珍珠层的主要微结构特征,发现其是由层状的无机文石片和有机胶原蛋白质组成的生物陶瓷复合材料.根据发现的贝壳珍珠层层状微结构特征,建立贝壳珍珠层三维有限元模型,并用此模型分析了珍珠层的拉伸屈服极限与无机文石片拉伸屈服极限及其厚度的关系,研究表明珍珠层的屈服极限随无机文石片屈服极限的增加和无机文石片厚度的减小而增加.     

Assurance of the Uniformity of Measurements of the Power of Laser Radiation

On the basis of an analysis of the principle underlying the construction of standards and systems designed for reproduction of the unit of mean power and energy of laser radiation, it is shown that these standards consist of unified subsystems that carry the principal metrological load. By means of such a division, it is possible to realize a systems-engineering synthesis of standards with preassigned error. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 11, pp. 20–23, November, 2005.