脉动风速连续随机场的降维模拟

基于标准正交随机变量的波数谱表示,通过定义标准正交随机变量集的随机函数形式,建立了连续时空随机场模拟的波数谱-随机函数方法。同时,引入快速傅里叶变换（FFT）的算法,极大地提高了波数谱-随机函数方法的模拟效率。在波数谱-随机函数模拟方法中,仅需两个基本随机变量即可在概率密度层次上描述时空随机场的概率特性,并利用数论方法选取基本随机变量的代表性点集,实现对连续时空随机场模拟的降维表达。数值算例表明,当模拟相同数量的样本时,综合考虑模拟的效率和精度两方面,该文方法与传统的波数谱表示方法不分伯仲,但该文方法所需的基本随机变量最少,生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集,从而可结合概率密度演化理论实现结构随机动力反应及动力可靠度的精细化分析。最后,结合Kaimal风速谱及Davenport空间相干函数模型,模拟了水平向脉动风速连续随机场,验证了该文方法的有效性和优越性。     

多向不规则波浪作用下群墩结构所受波浪力的实验研究

实际海域中波浪是多向不规则的,波浪的方向分布宽度对作用在结构物上的波浪力具有显著的影响。为了研究方向分布对大尺度群墩结构所受波浪力的影响规律,该文通过物理模型实验模拟了多向不规则波浪与群墩结构的相互作用。通过对波浪荷载的时间过程线进行统计分析得到了作用在墩柱上的正向力、横向力。实验结果表明波浪的方向分布对群墩结构中墩柱所受横向力具有明显的影响。多向波浪作用时,墩柱所受横向力随着方向分布宽度的增大有显著的增大趋势,且后排墩柱受方向分布宽度的影响较前排墩柱更明显。     

多向不规则波浪作用下大尺度墩柱上爬高的数值研究

基于规则波对墩柱作用的理论,采用传递函数的方法,建立了多向不规则波浪对大尺度墩柱作用的计算模型。同时进行了物理模型实验,对数值计算结果进行了验证。实验结果和数值计算结果基本一致。结果表明多向不规则波浪与圆柱作用时,波浪的方向分布对圆柱周围的爬高具有明显的影响。研究成果可为实际工程设计时提供参考依据。     

大尺度群桩随机波浪力场的降维模拟EI北大核心CSCD

根据随机波浪的能量分布特点,建议了一种随机波浪作用下大尺度桩柱的判别方法。在此基础上,利用大尺度桩柱波浪力谱,结合随机函数的降维思想,提出了大尺度单桩及群桩随机波浪力场的降维模拟方法。数值分析表明,此方法生成的大尺度桩柱代表性样本的均值、标准差、功率谱密度函数、自相关及互相关函数均与目标值拟合一致,且模拟精度均高于Monte Carlo方法,模拟效率与Monte Carlo方法相当。基于绕射理论和基于Morison方程分别对大尺度桩柱进行对比分析,以考察大尺度桩柱基于Morison方程所带来的误差。通过对桩柱在单桩及群桩情况下的模拟结果对比分析,进而说明群桩效应对桩柱波浪力的影响。     

考虑场地土参数随机性和相关性的地震动降维模拟

为了考虑场地条件对地震动特性的影响,在非平稳地震动过程的演变功率谱模型中,选择场地土参数作为随机变量,并构造了相应的随机函数形式.建议的随机函数表达不仅能够反映场地土参数的随机性及参数之间的相关性,而且能够直接利用场地土参数的均值、变异系数和相关系数等数字特征来获得其概率分布.同时,利用随机函数的降维思想,建议了基于非...     

基于LLTSA的转子故障数据集降维方法

特征数据集降维是机械故障智能诊断的关键步骤之一。常见的数据集降维方法难以准确的从高维非线性数据集中获取反映转子运行状态的敏感特征信息,导致故障模式识别精度降低。局部切空间排列算法（LTSA）对部分高维非线性数据集达到较好降维效果。但该算法不适合处理高曲率分布、稀疏不均匀分布等高维数据源。为此,在LTSA算法的基础上结合线性分块思想,提出线性局部切空间排列算法（LLTSA）。该算法充分考虑了数据集的整体与局部结构,将数据样本空间划分为一组最大线性块,使降维后的同类数据具有更好的聚类性。通过高维非线性转子振动数据时域特征数据集对该算法进行验证,结果表明经该算法降维后的数据集具有较好的聚类与分类性能。     

求解三维物体波浪荷载的边界元模型

建立了求解规则波中任意形状三维物体绕射问题的边界元模型。设置辐射面将流场分为内、外场,外场中的绕射势用特征函数展开式解析表达,内场则由边界积分方程求解,所取的Green 函数为简单的1/r 形式。内场边界采用四边形面元和轴对称面元混合布置的划分方式,轴对称面元上奇点强度沿周向为Fourier 级数展开的高次分布,提高了求解三维绕射问题的精度和效率。经与直立圆柱绕射的线性理论解比较,验证了数值方法的可靠性。利用谱分析原理,将规则波中的结果拓展,得到多向不规则波中绕射物体所受波浪力的统计特性。     

地震动过程的时域降维建模

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过程的时域表达形式,通过引入随机函数的降维思想,实现了地震动过程的时域降维表达。同时,基于实测强震记录,给出了地震动时域降维模型的参数识别方法,进而获得模型中基本参数的确定性取值或概率分布。最后,通过地震动过程的降维模拟分析,并与实测强震记录的反应谱和傅里叶幅值谱对比分析。结果表明,地震动过程的时域降维模型具有良好的精度、收敛性和工程适用性,生成的代表性地震动时程能够反映地震动的自然变异性。     

面向颜色再现的光谱降维方法研究

目的为了解决颜色信息光谱反射率的高维数给颜色再现过程带来的诸多问题。方法利用主流的光谱降维方法(主成分分析,Lab PQR,WSPCA,WSPCAplus),实现利于颜色再现的光谱信息筛选,从光谱精度、色度精度及变光源色差稳定性等3个方面评价这些降维方法。结果实验证明,主成分分析(PCA)法的光谱精度最高,光谱误差只有0.0076,但是在色度精度及变光源色差稳定性方面表现不好;Lab PQR法在光谱精度和色度精度间达到了很好的平衡,但是当变换光源时,其色差稳定性较差;WSPCA法去除了光源的影响,其变光源后色差变化不大,并且同时兼顾了色度精度,但以牺牲光谱精度为代价,WSPCAplus在其基础上将光谱精度提高为0.0081。结论研究结果对颜色再现过程中降维方法的选择具有一定的指导作用。     

周期分布不规则体对弹性波的二维散射

建立了一种基于均布线载动力格林函数的周期间接边界元方法(PIBEM),进而研究了全空间中周期分布不规则体对弹性波的散射问题。方法利用平面波入射下,各不规则体周围波场频域内仅相差一个相位的特征,仅需针对其中一个不规则体进行离散和求解,即可求得问题的解;相对于选取有限多个不规则体进行近似求解的方法,该方法具有较高精度的同时,最大限度的降低了求解自由度;在对方法正确性验证的基础上,以全空间中空洞和加塞两种模型为例开展了数值计算分析,重点探讨了空洞形状、空洞间距和加塞刚度等参数对减振效应的影响。数值分析结果表明:周期分布空洞与多个空洞的位移幅值具有差异,且频率低时差异更为显著;三种形状空洞中,周期分布圆形空洞减振效果最佳,周期分布三角形空洞减振效果最差;周期分布加塞与周期分布空洞减振原理不同,加塞通过消耗地震波的能量减振,而空洞通过阻隔地震波减振;周期分布软加塞的消能减振效果优于周期分布硬加塞。     

LEAST-SQUARES SOLUTIONS OF A GENERAL NUMERICAL METHOD FOR ARBITRARY IRREGULAR GRIDS

This article describes a computational method to calculate solutions of elliptic boundary value problems using arbitrary irregular grids. The main feature of the numerical method is its ability to approximate solutions of differential equations without co-ordinate mapping or metric tensor information. For linear differential equations, the numerical method yields coupled linear systems on local computational cells. Optimal least-squares solutions of coupled linear systems are discussed and applied to the scheme. The numerical method is used to simulate potential flow for two model problems. The computational results are in very good agreement with analytical solutions. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

一种高效的准二维管道瞬变流计算方法

为了提高准二维管道瞬变流模型的计算效率,对现有的基于特征线法的准二维模型的算法进行了改进,提出了直接利用一维显式方程计算管道的流量和压力,取代了原算法中需通过数值积分求解平均速度再进一步计算节点压力的方法。该文提出的一维显式方程采用FVS （Flux Vector Splitting）方法,并在水库-管道-阀门系统中,将该方法与两个现有的准二维模型的算法在准确性和计算效率方面进行了比较。结果表明：该文所提出的方法与另外两个算法得到的计算结果基本相同,但是所花费的计算时间更少。因此,该文所提出的方法是一种计算准确并且高效的准二维瞬变流计算方法,适用于管道系统瞬变流的数值模拟分析。     

平面不规则RC框剪结构基于性能的减震设计方法

在引入最不利输入角度的基础上,运用改进的基于多模态推覆分析法对平面不规则RC框剪结构进行减震设计。首先,利用MATLAB小波变换系数法,判别地震动的最不利输入角度;然后,根据结构提出的性能目标,以多模态推覆分析的设计方法为主,结合能力谱法计算结构所需的附加阻尼比,选择相应的粘滞阻尼器,合理布置阻尼器的位置;最后,利用扭转角能力法对比分析原结构和减震结构的抗扭性能。分析结果表明：对于平面不规则RC框剪结构,地震动输入角度对结构的抗震性能有不可忽略的影响;利用改进的基于多模态推覆分析法对结构进行减震设计后可达到预先提出的性能目标,减小结构的扭转位移比,提高结构的抗震性能。     

外源波动问题数值模拟的一种实现方式

将人工边界上的波动场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场两部分,无限域地基中的波动传播对人工边界的影响通过将位移场、速度场转化为应力场施加到人工边界节点上来反映,其中散射波场的模拟采用了杜修力等提出的一种远场近似解。在此基础上,利用通用有限元软件实现了斜入射条件下瞬态平面地震波作用引起的局部场地效应的时域数值模拟,为计算二维、三维局部不规则、非均匀场地的地震局部场地效应以及土结动力相互作用等外源波动问题提供了一种有效、实用的实现方式。建议方法的优点是可直接借助通用有限元软件强大的求解器和前后处理功能来计算和分析近场波动反应,且实现简便。实际上,由于通用有限元软件强大的求解功能,可方便地用于局部场地存在不均匀、非线性的情况。     

用冲击波合成法制备纳米铁酸镍粉体

用冲击波处理用共沉淀法制备的氧化铁氧化镍混合物,合成了铁酸镍,用ＸＲＤ１ＴＥＭ及电子衍射法对合成产物进行了表征。合成在本为具有较高的磁化强度的纳米级铁酸,主要原因可能是纳米前体有较高的反应活性,冲击波作用时间极短,冲击波处理可能成为制备复合金属化物纳米粉体的新方法。     

钢结构箱形柱与梁异型节点设计方法研究

针对大型厂房框排架结构中通常存在变梁变柱异型节点的实际情况,对6个钢结构箱形柱与梁异型节点模型进行拟静力试验,研究了钢结构异型节点的破坏机理和力学行为,建立了基于塑性铰理论的钢结构异型节点力学模型,提出了该类异型节点的设计方法及构造建议。试验与计算对比表明：可按小核心区为常规节点计算梁端的抗弯承载力;在验算节点域强度时可只对小核心区进行验算,且在保证节点域强度的前提下,只需对小核心区的抗剪承载力进行验算。该方法为钢结构异型节点的合理设计提供了依据。     

插值小波自适应求解层状介质波传问题

利用多尺度插值小波理论,提出一种适合于求解一般边界层状介质波传问题的快速自适应配点算法.将问题放在多尺度插值空间中进行,其插值小波系数与物理空间点一一对应,可简单快速地处理非线性、边界等.使非均匀变化的响应得到自适应压缩存储,改善了计算效率.地震勘探中数值实例显示了方法良好的潜力.     

波浪作用下抛石潜堤的动态稳定数值模拟

抛石潜堤在港口工程中得到广泛应用, 该文运用离散单元法中的二维颗粒流方法建立了抛石潜堤模型, 分析了刚度和摩擦系数两个细观参数对模型分析的影响。结合工程实例, 合理确定了抛石潜堤颗粒流模型的细观参数, 克服了传统连续介质力学的宏观连续性假设, 形象而直观的模拟分析了抛石潜堤的动状稳定破坏。研究表明, 在波浪荷载作用下, 抛石重量是影响失稳的主要因素, 其次是堤顶宽度及断面坡度。抛石重量越大, 堤顶宽度越大, 断面坡度越缓, 则抛石潜堤的整体稳定性越好。应用此结论, 针对该工程, 对抛石潜堤进行了结构优化, 得到不同的抛石块体以及不同的断面形状的优化潜堤结构。     

考虑流体效应的船-桥碰撞数值模拟法研究

有别于传统的不考虑流体对被撞桥墩影响的船-桥碰撞问题,该文在动水压力计算的基础上,建立了考虑流体效应的船-桥碰撞的附加质量计算模型,并与流构耦合计算模型以及不考虑流体影响的计算模型在能量转换、碰撞力、船艏撞深、桥墩位移、应力、截面内力以及计算效率等方面的结果进行了比较分析。结果表明：流体对船艏碰撞力影响较小,但能降低船舶的损毁程度;流构耦合计算模型中的墩顶水平位移响应要略小于附加质量模型和不考虑流体影响时的计算结果;不同计算模型所得桥墩有效应力基本相同且具有相同的分布规律;船-桥碰撞附加质量模型在计及流体与结构相互作用的同时,具有较高的精度和计算效率。     

求解弹性波有限差分法中自由边界处理方法的对比

自由边界条件在计算方法中的数值表征是地震波模拟中的一个重要内容,表征的有效性直接关系到所得波场能否代表地表介质特性的真实响应。该文评估了交错网格有限差分法中5 种常用自由边界处理方法：直接法、应力镜像法、改进应力镜像法、横向各向同性介质替换法和声学边界替换法,并与有限元法模拟结果进行了对比,波形曲线直观比较及波幅比与相关系数定量比较显示横向各向同性介质替换法与有限法模拟结果一致性最好。进一步的层状介质模型弹性波数值模拟结果表明：横向各向同性介质替换法的精度和可靠性最高,能真实表征地表介质中的地震波传播。