利用FFT实现对非高斯随机粗糙表面的模拟

为了研究和分析非高斯随机粗糙表面,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)和Johnson转换系统以及自相关函数等理论模拟生成非高斯随机粗糙表面的方法,生成了具有给定偏斜度、峰度的随机粗糙表面,验证了该方法的可行性和正确性;并给出了在相关长度等于0.1 μm ,0.5 μm和30 μm下的非高斯随机粗糙表面的模拟结果以及输入参数和输出参数的比较结果.结果表明,模拟生成的非高斯随机粗糙表面,其输入的随机表面的统计参数与输出的统计参数吻合较好.     

各向异性粗糙表面的接触性能研究

本文通过对Onions-Archard的理论接触模型进行扩展,研究了由指数衰减可分自相关函数和高斯高度分布函数模拟的各向异性粗糙弹性表面和光滑表面接触时的接触性能,将粗糙表面润滑效应研究中常用的表面模拟方法和粗糙表面接触性能研究的理论模型联系了起来。在单个微凸体接触参数计算中,引进了适当的近似公式,简化了不同椭圆比时的接触参数计算,计算结果表明,当椭圆比1/γ>1时,各向异性粗糙表面的接触载荷,接触面积和平均接触压力均小于各向同性粗糙表面的值。     

表面形貌对流体动压润滑和摩擦的影响

为探求表面形貌参数与粗糙接触界面流体动压润滑和摩擦性能之间的关系,应用有限差分法求解雷诺方程,结合膜厚方程和剪切力(摩擦力)方程,获得了随机粗糙表面接触压力和摩擦力的三维分布状态.通过对三维粗糙随机接触表面进行计算机模拟仿真,理论模型和计算方法得到了验证.随机粗糙接触载荷和摩擦力均随ISO 25178表面形貌参数国际标准中表面高度均方根偏差、表面高度分布偏态和表面展开面积比的增加而非线性增加,随自相关最快衰减率的增加而显著减小,揭示了表面形貌中"峰"和"谷"的特征对接触界面承载能力和摩擦力的影响.研究结果为进一步表面形貌的功能性表征研究提供了理论基础.     

一种非正态分布随机序列建模和模拟的新方法

本文提出了一种非正态分布随机序列建模和模拟的新方法。该方法的基本思想是将ARMA模型产生的正态分布的相关序列直接通过Johnson分布转换式得到需要的非正态分布序列,而转换前后的序列的自相关函数基本一致。该方法克服了Davies方法中存在的一些问题,尤其适用于二维非正态分布序列的建模和模拟。实际加工表面轮廓的模拟结果和给定偏斜度和驼峰度的二维时序模型的模拟结果证实了该方法的有效性。     

基于神经网络的大跨度屋盖非高斯风压场模拟方法

采用径向基函数神经网络(Radical Basis Function Neutral Networks,简称RBF神经网络)来模拟大跨度结构的非高斯风压场.根据某大跨度结构的形式特点,将结构风场看成是屋面位置和时间的函数,将风压场分解为一系列径向基函数.再利用单调非线性无记忆转换映射和RBF中获得的风场函数定义向量过程,从而将非高斯场的模拟转换为互相关高斯过程的模拟.将RBF神经网络应用于一大跨度屋盖的非高斯场模拟,得到结构上非高斯风压场的分布.结果对比表明,RBF神经网络模拟非高斯风压场具有较高的准确性.该方法可直接利用RBF神经网络的输出结果,避免推导高斯过程和非高斯过程的关系式,因此具有较高的效率.RBF神经网络模拟非高斯风压场在准确性和效率上均具有显著优势.     

带有给定分布密度的三维相关随机表面模拟

为研究非高斯相关随机表面生成散斑场的特性,介绍了一种模拟具有给定分布密度的三维相关随机表面的方法。用高斯白噪声通过FIR指数滤波器模拟产生符合高斯分布的相关随机表面;并引入累积分布函数,将高斯随机表面转化为均匀分布的随机表面,在逆累积分布函数的作用下将均匀分布随机面转化为给定分布密度的相关随机表面,并对拟合度误差和相关长度误差做了简单估计。结果表明,所产生的相关随机表面能够很好的拟合规定的理论分布密度;当设定的相关长度较小时,模拟表面的实际相关长度能够较好的符合要求,但对于大的相关长度,要谨慎选择生成的相关随机表面。     

二维和三维Gauss随机粗糙面的Monte Carlo仿真

通过二维Gauss随机粗糙面的相关函数及其表面谱密度函数,应用Monte Carlo方法,建立了二维Gauss随机粗糙面模型,并采用均方根高度和相关长度对随机粗糙表面的高度起伏影响进行了特性分析,将二维的推导方法扩展到三维,建丑了三维Gauss随机粗糙面模型。     

分形表面三维形貌Areal参数表征研究

以WM分形函数模拟机械加工表面,采用最小二乘平面作为基准平面,对三维表面形貌Areal表征参数(14+3)体系进行全面分析,包括幅度参数、空间参数、综合参数、功能参数等4类形貌参数,并分析三维表面分形维数与表面形貌表征参数的相关关系,以此探究表面形貌参数对表面功能的影响。研究结果表明:三维WM分形表面近似于高斯表面,服从高斯分布;WM分形表面的分形维数与三维表面形貌参数之间存在一定关系,幅度参数和综合参数与分形维数呈现标准的线性分布,这2类参数与表面功能存在密切关系;而空间参数和功能参数随分形维数的增大变化不大,对表面功能的影响并不明显。     

附加约束条件的坐标转换参数求解方法

针对坐标转换问题,基于最小二乘原理以及高斯—马尔柯夫模型,研究了约束解法与非约束解法对坐标转换参数求解的影响。以三维坐标转换模型为研究对象,通过仿真实验分别探讨其约束解法与非约束解法在大、小旋转角情况下求解参数的精度情况,并以求得参数的均方差为精度评定的指标。实验结果显示：小旋转角情况下,坐标转换模型的约束解法与非约束解法精度一致,布尔莎模型运算速率最快;大旋转角情况下,线性模型误差较大,非线性模型的约束解法与非约束解法精度一致,非线性十三参数（虚拟观测值法）运算速率最快。实验结果表明：线性模型仅适用于小旋转角情况下的坐标转换参数求解,非线性十三参数模型（虚拟观测值法）适用于大旋转角情况下的坐标转换参数求解。     

一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数特征研究

采用一维归一化带限 Weierstrass函数模拟一维分形粗糙面,根据微扰法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合分形粗糙面的自相关函数和功率谱导出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数计算公式．通过数值计算得出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化特征．结果表明分维、粗糙面高度起伏均方根和入射波频率对分形粗糙面透射波散射系数有显著影响,在其他条件不变的情况下,分维越大、粗糙面高度起伏均方根越大、入射波频率越大,透射系数就越大．     

料位测高雷达的回波模型及应用

给出了粗糙被测料面对料位指示脉冲雷达波散射的理论模型。粗糙料面的回波可以表示为粗糙料面高度散布密度函数与平坦表面脉冲响应函数的卷积。粗糙料面的回波可以表示为粗糙面高度散布密度函数与平坦表面脉冲响应函数的卷积,前者服从高斯规律,后者可将雷达方程应用于单个独立散射体,在照射面求积分得到。由此求得的接收天线处回波功率表达式很好地反映了料位监示雷达的使用现实。讨论了影响回波功率的主要因素,特别是天线照射     

高斯粗糙表面涂覆目标太赫兹散射特性

采用基于基尔霍夫近似的物理光学方法,研究了具有高斯粗糙表面的涂覆目标太赫兹散射特性．基于高斯粗糙面建立表面粗糙圆锥和锥柱目标模型,根据入射波频率对模型进行剖分以满足物理光学的计算要求．根据菲涅尔反射系数得出表面电流,进而计算涂覆粗糙目标的雷达散射截面．对比分析了粗糙表面目标与光滑目标的散射结果,详细讨论了不同涂覆介质、不同涂层厚度、不同入射角度、不同频率以及不同粗糙度的粗糙表面圆锥目标和锥柱目标的太赫兹散射特性．计算结果表明,在太赫兹波段目标表面的粗糙度对散射有显著的影响．     

灌溉水库最优规划研究

本文根据系统分析理论,提出一种滩溉水库最优规划方法,推荐一个非线性规划模型。该模型以灌区净效益最大为建立目标函数的准则,以水量平衡和防洪要求等为建立约束条件的依据。论文对模型的求解提供了简捷易行的途径,将非线性规划问题转变为容易求解的线性规划,将非凸规划问题的求解归结为用单纯形法进行少数几次的线性规划求解,避免了非凸规划中非可行解的出现。文中还阐述了非线性函数线性化的处理技巧。对水库投资函数的转换,对简化了规划模型,求解时,可以避免因处理非线性泄洪函数而进行的大量迭代计算。论文最后给出了解算数例。     

以非线性最小二乘算法为基础的空间坐标转换探讨

本文提出一种在任何旋转角度均适用的空间三维直角坐标转换算法,其以非线性最小二乘算法为基础,通过对多元函数极小值进行求解,从中得到七参数的最佳估值.此种算法相比于当前一些比较常用的方法,具有收敛速度快及计算简便的特点,不会对七参数初值形成依赖,有利于程序实现.     

脉冲噪声的模糊滤波

噪声对信号的分析和压缩有重要的影响。传统的滤波方法常常面临着从频率响应函数中求解最优解的困难。本文利用文献[1]的结论证明了脉冲响应函数都可以用模糊模型来逼近，使得模糊滤波成为可能。为获得对噪声信号高效率的模拟，利用α稳定型代替高斯型，并用序优化的手段克服了求解中必然面临的解一个高度非线性最优化问题的困难。分析和模拟表明，该算法可以有效地节约计算时间，为模糊系统应用于滤波提供了一种新思路。     

纯棉环锭纱毛羽的随机模拟

为了研究短纤维纱线的毛羽规律和特征,在测定棉纤维长度分布、并利用非参数核估计方法获得给定纤维长度分布密度函数的基础上,采用Monte-Carlo方法模拟了纱中纤维的排列,分析并导出了纱体表面毛羽长度分布的密度函数.利用这些结果,在合理设定影响毛羽数量和长度分布的参数的基础上,利用几何概率方法随机模拟了环锭棉纱的毛羽指数.结果表明,模拟结果与实测结果对比具有较小差异.     

雷暴风三维脉动风速场数值模拟

基于壁面射流模型,将雷诺应力模型（RSM）计算得出的Reynolds应力张量引入Letchford谱和Panofsky谱,利用大涡模拟（LES）计算得出的脉动风速结果对其进行验算.对偏差较大的风谱函数进行进一步修正,得到与LES计算结果较吻合的自功率谱函数.结合随机流场生成技术和快速傅里叶变换技术,提出满足不可压缩条件和点相干函数的适用于雷暴风三维脉动风速场的高效的数值模拟方法.为了验证该方法的合理性,选取流场中水平径向风速较大处在高度方向上逐点生成三维脉动风速,对每个点的模拟结果从自功率谱函数和时间相关函数两方面进行验证.模拟值与目标值的吻合效果良好,说明采用提出的方法可以高效、准确地模拟出雷暴风的三维脉动风场.     

轴向往复运动下微槽轴承混合润滑数值模型

建立了考虑轴向往复运动以及轴颈偏斜的人字槽滑动轴承混合润滑(Mixed-EHL)数值模型。通过瞬态平均雷诺方程求解了考虑表面粗糙度效应的油膜压力,通过影响系数法求得轴瓦内表面弹性变形,而界面接触压力则由Lee-Ren粗糙峰接触模型求得。通过数值模拟得到了承载力、接触载荷比、摩擦因数等参数随时间的变化规律,并研究了往复运动间距及偏斜角对混合润滑性能的影响。研究表明:油膜力与轴向速度呈同相变化,接触载荷与轴向速度呈反相变化;随运动间距的增大,滑动轴承在反向运动历程中的承载能力和润滑性能显著降低;偏斜角增大会降低轴承的混合润滑性能以及承载能力。     

氮离子注入对W6Mo5Cr4V2钢表面粗糙度的影响

运用Talysurf-6型轮廓仪,详细测量和分析了氮离子注入参数对W6Mo5Cr4V2钢二维和三维表面粗糙度评定参数（如高度参数Ra,Rq,Rtm,间距参数,Sm,S,λq和形状参数Δq,Tp%,Rsk,Rku等）的影响。结果表明,随注入能量和注入剂量的不同,各评定参数的变化趋势也不同,氮离子注入使W6Mo5Cr4V2钢粗糙度高度参数值普遍下降,间距参数值有时增大,有时减小,出现不规则变化,同时对不同注入参数的注入表面还进行了自相关函数和功率谱函数分析,发现随注入能量和剂量的提高,在所观察到的频带范围内,各种频率的强度普遍降低,高频成分减少,表面自相关系数减小,使注入试件的表面变得光洁。     

高层建筑脉动风压的非高斯峰值因子方法

为了更好地确定建筑表面的设计极值风压,以具有“靴型”造型的复杂超高层建筑为例,研究非高斯峰值因子的计算方法.在风洞试验的基础上对各风向角下的风压系数时程数据进行三阶、四阶矩统计量分析,研究该复杂超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.分别通过基于零穿越率的峰值因子法、改进峰值因子法、Sadek Simiu法和改进Gumbel法对各风向角下风压数据的峰值因子进行估计,并在改进峰值因子法的基础上提出偏度非高斯峰值因子法.对各种方法的适用性及计算结果进行对比分析表明,改进峰值因子法在峰度小于3的情况下不适用;偏度非高斯峰值因子法与Sadek Simiu法相比,两者的计算结果十分吻合.