晶粒长大的蒙特卡罗模拟及其算法应用研究

概述了蒙特卡罗方法的基本思想和蒙特卡罗方法在模拟材料的微观组织结构演变的应用；并且较详细地介绍了蒙特卡罗在模拟材料微观组织演变时常用的几种算法：标准算法、改进算法和新近提出的一些其他算法．在此基础上，通过编程实现了该算法并进行了两个模拟算例．正常晶粒长大时和超塑性变形时，该算例验证了蒙特卡罗方法在模拟材料微观组织演变的有效性．     

反向蒙特卡罗法模拟参与性介质中热辐射传递

为解决传统蒙特卡罗法结果收敛时间长的问题,当仅需要了解某个指定位置和方向的信息时,提出了反向蒙特卡罗法替代方法．该反向运算法则与传统的蒙特卡罗法类似,除了能束射线反向跟踪外．能束的传播是从探测位置到参与性介质中,而不是从像传统的蒙特卡罗法从源到探测位置处．利用反向蒙特卡罗法模拟计算一维和二维的热辐射传递问题,并且与相关文献进行比较,结果吻合较好．     

基于蒙特卡罗统计试验法的电算模型

蒙特卡罗法又称统计试验法，需独立模拟试验多次，并涉及大量的繁杂的统计运算，这严重限制了蒙特卡罗法应用的广泛性．对蒙特卡罗统计试验法电算方法加以研究，并设计出相应的电算化处理模型．     

Monte-Carlo算法求解多重积分及改进

积分的近似计算在许多实际工程中的应用十分广泛．首先利用蒙特卡罗方法探讨了积分的近似计算问题，然后对误差估计进行了分析，并结合蒙特卡罗方法的特点对该方法的改进进行了讨论．     

星载伞状可展开天线支撑肋结构优化

为减轻星载伞状可展开天线的质量,选取天线支撑肋为研究对象,通过对天线结构及支撑肋的受力分析,建立了以刚度为约束条件、以结构参数为设计变量、以质量最轻为目标的支撑肋结构优化模型．通过蒙特卡罗法和复合形法进行求解,得到了优化的支撑肋结构参数．优化后的支撑肋质量较优化前减轻了50.4%．优化结果表明,增加支撑肋截面高度和采用变截面结构是实现支撑肋轻量化的主要途径;相比蒙特卡罗法,复合形法在求解时具有更高的效率和稳定性．     

基于ANSYS的SRC框架结构侧移限值的可靠度

用蒙特卡罗法和响应面法计算风荷载作用下型钢混凝土结构侧移控制的失效概率及其可靠指标时,蒙特卡罗法需要循环模拟次数太多,而响应面法无法准确求出小失效概率,提出的假定位移分布模式的直接积分法能较好地解决此问题.可靠度分析结果表明,现行《规程》可靠指标偏低.     

基于有限元法的岩土工程可靠度分析

将有限元法和蒙特卡罗法相结合,探讨了基于有限元法的岩土工程可靠度分析方法。首先对影响岩土工程结构行为的随机变量进行抽样,然后利用有限元法分析求解具体岩土结构的指定指标值,再运用蒙特卡罗法对多次抽样计算结果进行分析,从而求解岩土工程结构的可靠度。通过对实际筏板基础工程进行可靠度分析,表明该方法可方便地分析最大位移、最大剪应力等指标的变异性及其灵敏度问题,能显著提高岩土工程可靠度分析的效率与精度。     

具随机刚度梁结构的重特征值计算

利用一种新的方法来研究具随机刚度梁结构的重特征值问题。将材料物理量的随机场扩展为K．L（Karhtmen-Loeve）正交展式，运用矩阵技巧处理重特征值对应的特征向量，采用二阶收敛的非正交多项式展开式表示梁结构的重特征值和特征向量，建立了类似于摄动法的一系列确定性的递推方程，求解这些递推方程，得到了重特征值的均值和均方差。悬臂、简支和固支梁的算例表明：递推随机有限元法的结果能在较宽的随机涨落范围内较好地逼近蒙特卡罗模拟法的结果，而且相对于蒙特卡罗模拟法而言可以节省大量计算时间。     

斜拉桥主梁节段施工过程标高与索力控制可靠度分析

鉴于大跨度斜拉桥结构响应难于显式化、结构非线性程度高,而有限元计算量庞大,以至大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析具有复杂性,采用一种改进的可靠度分析方法,即响应面-蒙特卡罗法,进行大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析。该方法是结合了大跨度斜拉桥施工过程有限元仿真分析、传统响应面法及蒙特卡罗法,能反映结构几何参数、材料参数和荷载参数变异性影响的大跨度斜拉桥施工控制可靠度分析方法。相对于传统响应面法,该法具有精度高的优点;相对于传统蒙特卡罗法,本方法具有计算量少的优点。将本文方法应用于国道主干线广州绕城公路南环段甘竹溪特大桥斜拉桥施工控制实践中,实现了该桥的施工控制可靠度分析,获得理想的结果,为该桥施工控制目标的制定提供了科学依据,同时也显示了本文方法的正确性与实用性。     

蒙特卡罗法在公路水泥混凝土路面结构组合优化设计中的应用

把蒙特卡罗法用于新建的公路水泥混凝土路面的结构组合优化设计中，分析结果表明利用该法进行公路水泥混凝土路面的优化设计是可行的。     

Monte Carlo法模拟CFRP加固梁的抗弯可靠度

根据可靠性理论，编制了基于Marlab软件的Monte Carl。计算程序，直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量数组，从而使编程过程大为简化，解决了Monte Carl。直接抽样困难的难题。通过对16根CFRP加固混凝土实验粱受弯实验，得到了随机变量的统计参量。采用基于Marlab的Monte Carlo法完成了对CFRP加固混凝土梁抗弯可靠度的数值模拟。结果表明，计算可靠指标与基于实验的AEOSM法计算可靠指标一致，且计算简便快捷。     

基于马尔科夫法和序贯蒙特卡洛抽样的风电场可靠性评估

提出了运用马尔科夫法和序贯蒙特卡洛抽样的风电场可靠性模型并进行了并网可靠性评估。通过对风电场历史运行数据的统计,利用马尔科夫法得到风电机组有功输出状态之间的转移率,采用便于工程实现的正常、降额及故障3个状态作为风机故障模型并通过马尔科夫法计算得到状态概率及持续时间。利用序贯蒙特卡洛法对风机状态及其持续时间进行多重抽样,所提出的模型经过IEEE-RTS79可靠性测试系统进行综合模拟,并分析了不同风电渗透率下系统可靠性水平。实验结果表明所构建的模型能反映任意时间段的风机出力及可靠性水平。     

Extremum response surface method of reliability analysis on two-link flexible robot manipulator

In order to present a new method for analyzing the reliability of a two-link flexible robot manipulator, Lagrange dynamics differential equations of the two-link flexible robot manipulator were established by using the integrated modal method and the multi-body system dynamics method. By using the Monte Carlo method, the random sample values of the dynamic parameters were obtained and Lagrange dynamics differential equations were solved for each random sample value which revealed their displacement, speed and acceleration. On this basis, dynamic stresses and deformations were obtained. By taking the maximum values of the stresses and the deformations as output responses and the random sample values of dynamic parameters as input quantities, extremum response surface functions were established. A number of random samples were then obtained by using the Monte Carlo method and then the reliability was analyzed by using the extremum response surface method. The results show that the extremum response surface method is an efficient and fast reliability analysis method with high-accuracy for the two-link flexible robot manipulator.     

蒙特卡洛法结构可靠性分析

在概率分析基础上提出结构可靠性的新概念、新原理、新方法与衡量标准,综合考虑结构物中多种不确定因素,从而对结构物的安全性进行评价。蒙特卡洛法结构可靠性分析是通过随机模拟和统计试验来求解结构可靠性的近似数值方法。首先介绍如何利用蒙特卡洛法对所取的荷载和材料参数进行模拟,产生其各自的随机数,然后用蒙特卡洛法计算结构的失效概率。该方法回避结构可靠性分析中的数学问题,具有直接解决困难的能力。     

旋转盘的可靠性分析

本文分析在几何形状为随机量时旋转盘的力学特性，用二阶摄动方法导出旋转盘的随机应力场和可靠度的计算公式，简单算例分析讨论了几何尺寸对可靠性的影响规律。算例结果与ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟结果进行比较．表明本文提出的方法是有效的，理论是正确的。     

含相关非正态变量边坡可靠度分析的子集模拟方法

提出了分析含相关非正态变量高维小失效概率可靠度问题的子集模拟方法,采用Nataf变换方法成功地解决了输入变量相关时子集模拟方法样本点的模拟问题.编写了基于MATLAB语言的计算程序SUBSETREL,并以岩质边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性.结果表明:该子集模拟方法能够有效地分析含相关非正态变量高维小失效概率的边坡可靠度问题.子集模拟方法的计算精度和蒙特卡洛模拟方法相当,计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法.此外,该方法在分析含有复杂的隐式及非线性功能函数的边坡可靠度问题方面体现出明显的优越性.研究成果极大地拓展了子集模拟方法在边坡可靠度分析中的应用.     

利用LAngmuir体积评估页岩中有机质孔隙尺寸的新方法

依据LAngmuir单层分子吸附原理,假设有机孔隙为圆柱型或球型规则孔隙,提出新的有机质孔隙尺寸定量评估方法.实例计算表明,该方法计算所得有机孔隙孔径与BET、BJH、t-plot孔径分析法以及Monte CArlo模拟法所评价的页岩有机孔隙尺寸接近,使用相对简单.     

基于改进PNET法的框架结构体系可靠度计算方法

为了实现复杂结构体系的可靠度分析,基于传统的体系可靠度计算方法PNET法,结合响应面法,提出了改进PNET法,应用改进PNET法对某10层单跨钢结构框架进行位移变形可靠度计算.分析结果表明,应用高次项的改进PNET法能有效地计算串联体系的可靠度,同时较之蒙特卡罗法更加节省计算耗时;并且改进PNET法能有效地反映结构体系各失效模式间的相关关系,更好地反映结构体系的性能,利于结构分析和设计.     

基于Monte Carlo模拟法自增强厚壁圆筒可靠性研究

为保证安全生产对厚壁圆筒的可靠性研究是非常必要的。MonteCarlo模拟法可适用于解决可靠性工程问题,其求得的断裂概率值高。因此,利用MonteCarlo模拟法可以有效地对在役的自增强圆筒进行可靠性评估。通过对Cr-Ni-Mo-V钢材进行模拟得出了一种适合于自增强厚壁圆筒的新的缺陷评定方法。推出了概率模型,确定了与临界裂纹尺寸有关的确定量和随机变量。随机变量按正态分布,利用统计方法和假设检验,最后采用了矩形法得出了不同置信度和可靠度下的临界裂纹尺寸,可作为确定评定标准的依据。     

Reliability Analysis of Repairable System with Multiple Closed-Loop Feedbacks Based on GO Method

In order to solve the problem of reliability modeling and the analysis of complex systems with multiple closed-loop feedbacks, a new reliability analysis method for repairable systems with multiple closed-loop feedbacks is proposed based on the goal-oriented (GO) methodology. Firstly, the basic theories and advantages of GO method are introduced. Secondly, a type-24B multiple closed-loop feedback structure operator is proposed through GO method with its operation formula given, which expands the types of GO method operators and the application scope of their reliability analysis. Finally, taking a certain type of diesel engine fuel supply system an example, the quantitative and qualitative analysis is carried out through GO method, Monte Carlo simulation as well as FTA respectively. The availability results verify the availability of the proposed type-24B operator in the reliability analysis of multiple closed-loop feedback systems. The qualitative analysis results indicate the accuracy and usability of the GO method as a qualitative analysis method.