基于超越阈值模型的低矮房屋实测风压极值估计方法

台风几乎每年都造成我国低矮房屋的巨大破坏和人员伤亡,了解屋面风压极值,尤其是屋面的角部、边缘及屋脊位置的风压极值分布具有重要意义。采用极值理论下的超越阈值模型来合理估计低矮房屋在台风影响下屋面实测风压极值。推导了描述经验平均超额分布与阈值关系的理论公式,同时以广义Pareto分布作为风压极值的拟合分布。依托同济大学浦东风荷载实测基地,以低矮房屋在2016年台风"马勒卡"作用下屋面风压实测数据为样本,比较不同阈值对估计结果的影响。以标准时距下多次观察极值的平均值作为标准极值,分析了该方法和常用方法的极值估计结果与标准极值之间的误差,其结果表明,该方法的误差在5%以内,尤其对屋面极值风压较大的区域估计结果较为理想。     

考虑参数更新的大跨桥梁温差极值分布估计方法研究

为了建立可靠的大跨桥梁全寿命温差极值分布模型,提出采用广义帕累托分布（Generalized Pareto Distribution,GPD）对超阈值温差的统计特征进行描述,并给出了超阈值温差样本相关性的去除方法和最优阈值的确定方法。为了融合温差分布的先期经验信息和不断递增的温差监测样本,建立了考虑参数更新的贝叶斯估计方法,利用Gibbs抽样对贝叶斯后验分布进行计算,进而得到准确的基于广义帕累托分布的温差极值分布模型。最后利用九堡大桥长期监测温差数据进行了验证。研究结果表明,广义帕累托分布能够对超阈值温差样本的尾部统计特征进行准确描述,提出的考虑参数更新的温差极值分布贝叶斯估计方法能够对广义帕累托分布的参数进行可靠估计,估计的统计模型比极大似然估计计算的结果更接近真实情况。研究结果可为大跨桥梁温差特性分析提供参考。     

基于IPSO-GEV优化的腐蚀油气管道剩余寿命预测

针对埋地管道腐蚀的随机性及极值类型选择不当而引起的拟合误差等问题,构建了基于IPSO(免疫粒子群优化算法)-GEV(广义极值分布)优化的油气管道最大腐蚀深度预测模型。首先,采用GEV分布拟合极值数据,利用1PSO优化GEV分布函数的参数并确定极值分布类型,以此确定整条管道的最大腐蚀深度;然后,建立基于可靠性理论的腐蚀裕量模型,来预测管道的剩余寿命;最后,以国内两条腐蚀管道为例验证模型的预测精度。实例结果表明:经IPSO-GEV优化的管道最大腐蚀深度预测模型不受限于数据的具体分布,且预测模型的预测精度较高,管道的剩余寿命预测合理。     

椭球分布和双限制Tobit模型下的风险计量研究

为了控制市场价格过分波动以及在市场发生恐慌时为投资者提供适当的恢复时间,价格涨跌停限制规则存在于许多国家的股票市场中。本文研究了在具有价格涨跌停限制规则下的市场风险的计量问题。利用双限制Tobit模型来描述价格限制,假设潜在资产收益率服从多元椭球分布,采用密度生成函数方法,给出了风险价值和条件风险价值两个风险测度指标的一般显式计算公式,并且特别研究了正态分布、中心t-分布和Logistic分布下的结果。对中国股票市场的实证分析表明,没有考虑价格涨跌停限制来计算风险值时会导致对风险的低估。     

混合气候地区极值风速分析方法研究

在混合风气候地区,不同类型风气候（如台风、良态风）的极值风速概率分布特性各不相同,如果直接采用单一概率分布模型对混合极值风速进行拟合,往往会造成较大的分析误差。目前常采用将台风和良态风数据分离后分别分析的方法进行极值风速分析,但这种方法在分析良态风时存在难以将台风记录从气象部门长期观测数据中分离出来的问题,在台风蒙特卡罗模拟研究中存在台风参数概率分布信息收集困难的问题。该文基于混合函数构建混合风气候地区极值风速的概率密度函数,采用加权最小二乘法拟合分布函数和权重函数的参数,并对各参数进行优化得到更为精确的计算结果。最后采用蒙特卡罗模拟结果和长期观测数据验证了该文方法的准确性和实用性。     

基于广义极值理论的非高斯风压极值计算方法

该文从广义极值理论出发,根据观察极值的相互独立性,推导了风压时程样本的极值分布参数与样本长度之间的关系式。以对风压时程样本的合理分段为手段,给出了一种由众多子样本极值的概率分布参数推算母样本的极值期望值的估算方法。最后,基于风洞试验数据,将该文所用方法与常用极值估算方法(Davenport法、Kown-Kareem法、Sadek-Simiu法和Quan等法)的计算结果进行了比较,表明该方法能更准确地估计非高斯风压的极值。     

调制度测量轮廓术高度信息获取新算法

理论分析表明,在正弦光栅成像面前后调制度分布是一种高斯分布,据此提出一种基于高斯曲线拟合的调制度测量轮廓术高度信息获取新算法：高斯曲线拟合法。该算法对调制度分布序列中极值位置附近的部分数据点利用高斯函数进行拟合,从获得的拟合曲线求出调制度极大值的真实位置,该位置对应的扫描距离即为对应点的高度信息。对同一测量数据利用三种高度算法分别计算高度,测量精度为：极值算法0．78mm、重心算法0．37mm和高斯曲线拟合算法0．22mm,表明高斯曲线拟合法可以获得更高的测量精度。     

基于大涡模拟超大直筒-锥段型钢结构冷却塔极值风压研究

以国内拟建的首座超大直筒-锥段型钢结构冷却塔(189 m)为例,通过大涡模拟法获得其表面三维气动力时程和周边流场分布形态,并与国内外实测及风洞试验结果对比验证了数值模拟结果的有效性。在此基础上,基于三种典型风压极值算法(峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法)对比分析了此类钢结构冷却塔表面峰值因子和风压极值的分布规律,并基于非线性最小二乘法分别给出了直筒和锥段部分的风压极值一维/二维拟合公式及取值建议;研究表明:直筒-锥段型钢结构冷却塔负压极值区和分离区附近风荷载呈现明显的非高斯特性,基于高斯分布假定的峰值因子法计算得出的极值风压数值偏小;锥段和直筒段背风面极值风压均大于规范取值,锥段迎风面和侧风面极值风压与水工规范极值接近,而直筒段迎风面和侧风面极值风压与荷载规范极值接近;所提出的风压极值拟合公式可以包络直筒和锥段的实际风压极值,最大误差10%。研究结论可为此类钢结构冷却塔风荷载设计取值提供参考。     

不锈钢小孔腐蚀统计规律的研究

本文验证了不锈钢孔蚀最大深度的极值统计规律。采用极值分析方法,对不锈钢孔蚀盘管用小面积的测试数据推测了整根盘管上的泄漏孔数,极值分析推断结果与实际测定的情况符合得很好。同时,还应用了广义线性模型来处理了孔蚀失效率与时间的关系,发现失效率与时间的关系曲线具有“S”型特征。并且证明后勤模型与实验室测试数据之间拟合程度最好。     

基于承载力拟合的钢拱不利几何缺陷分析

几何缺陷会显著降低钢拱结构的稳定承载能力。为合理确定钢拱不利几何缺陷,该文采用基于子空间划分的多响应面方法对承载力函数进行了拟合,然后根据函数极值的拉格朗日乘子法求解承载力最低时的几何缺陷分布。以两铰圆弧钢拱结构为例,考虑荷载比、偏差节点数量等参数的变化,对比了按上述不利缺陷法和一致缺陷法确定的缺陷拱结构受力性能。结果表明:1)基于子空间的多响应面方法拟合承载力函数的精度较高,承载力预测值与有限元分析结果较为接近;2)采用对承载力拟合函数求极值的方法得到的几何缺陷对承载力更为不利,在参数分析范围内其对应的结构承载力和初始刚度较一致缺陷法分别平均偏低约10%和约22.8%;3)随着偏差节点数量增多,基于承载力拟合的不利缺陷分布与一致缺陷分布的差别进一步增大,且基于承载力拟合的不利缺陷分布对应的节点正负偏差的波动性更为明显。     

基于POT法确定风压系数极值的自动阈值选取与参数估计EI北大核心CSCD

风压系数极值是确定建筑围护结构设计风荷载的重要变量。实现阈值自动选取和合适的模型参数估计方法是保证超阈值模型极值计算结果精确性的先决条件,也是当前超越阈值模型研究的热点和难点。以CAARC高层建筑刚性模型测压风洞试验数据为基础开展超越阈值模型极值计算方法研究,通过对独立峰值数量和相关性研究独立峰值提取方法的性能;采用蒙特卡罗法研究4种不同的广义Pareto分布参数估计方法的性能,给出最佳参数估计方法选择建议;提出基于形状参数或极值估计结果稳定性的变点-局部比较阈值自动选取新方法。研究结果表明,基于变点理论-形状参数/极值稳定性阈值自动选取方法具有较小的样本依赖性,以及有较好的样本非高斯适用性,由此构建的改进超越阈值模型计算风压系数极值与标准极值的偏差小于5%,且完全实现阈值客观、自动选取,研究结论完善了小样本风压系数极值估计方法,对确定建筑围护结构设计风荷载具有重要意义,且可推广到其他极值估计领域。     

利用CASTEP计算载流子有效质量的可靠性分析

基于第一性原理,在密度泛函理论(DFT)框架下,采用广义梯度近似(GGA)进行校正,利用超软赝势(USPP)代替离子势,计算了几种典型的半导体材料,包括金刚石结构的C、Si、Ge,闪锌矿结构的GaAs、GaP、InP、CdTe、CdS和纤锌矿结构的GaN、ZnO半导体材料的能带结构。结合半导体材料的载流子有效质量计算公式,对能带极值附近点进行拟合,得到了有效质量的理论计算结果,并对计算结果的可靠性进行了讨论。通过与实验数据的对比,计算结果显示了较好的一致性。     

截断参数型分布族的分布拟合优度的大样本检验

对于某些截断参数型分布函数族,只要对其中的未知参数作适当的估计,就可以利用被估计的经验过程得到关于这些分布族的大样本EDF拟合优度检验。     

低采样率下经验模态分解性能提升研究

经验模态分解(EMD)使用信号极值点的位置和取值信息进行分解,对采样率有较高的要求。针对EMD在低采样率下性能降低的现象,提出一种基于B样条拟合的信号局部均值计算方法。首先提取信号极值点出现的时刻作为尺度,然后通过对极值点时刻进行重新采样构造B样条节点,最后应用B样条最小二乘拟合方法直接计算局部均值。与EMD方法相比,该方法不需要信号极值点的准确位置和取值,因此不容易受到低采样率的影响。对平稳信号和非平稳信号的仿真结果表明,该方法能在接近奈奎斯特频率的低采样率下获得较高的性能。与基于插值的解决方案相比,该方法的分离性能更好。     

复杂屋盖结构表面风压的非高斯特性研究

对一具有复杂曲面形状的开敞式大跨屋盖结构进行了风洞模型测压试验,对获得的屋面平均风压系数、脉动风压系数及其偏度和峰度值进行了计算和分析;提出并运用三种概率分布混合模型:对数正态分布和Weibull分布组合(LW)、双对数正态分布组合(LL)、双Weibull分布组合(WW)模型,对屋盖的非高斯风压分布特性进行了拟合和计算。结果显示,这类复杂屋盖除了在迎风屋檐、角区等出现吸力极大值外,还会在跨中凸起区域产生依次排列的多个极值区,这主要与复杂曲面所引起的气流多次分离与再附着有关;屋盖不同部位的风压呈现不同程度的非高斯特性,其中气流分离区的风压非高斯特性比较显著;三种概率分布混合模型对屋盖风压系数概率分布的拟合效果有所差别,其中LW混合模型的拟合效果最佳,适用于不同偏度的风压分布情况。     

台风“布拉万”远端风场阵风特性分析

基于安装于西堠门大桥上的风速仪收集到的台风"布拉万"远端风场风速资料,分析了"布拉万"过境时桥址处平均风速、风向和紊流特性的变化,重点探讨了不同计算时距条件下阵风因子的分布概型及其均值、极值的变化规律,研究结果表明:台风"布拉万"远端风场紊流强度和阵风因子随平均风速的增大而减小,高风速下顺风向紊流强度为0.18,大于桥梁抗风规范建议值,且横风向和竖向风速相对脉动强度均比桥梁抗风规范值小;台风"布拉万"远端风场顺风向、横风向和竖向的阵风因子均服从广义极值分布,随着计算时距的增大其分布概型逐渐由极值Ⅲ型转变为极值Ⅱ型,且95%保证率条件下顺风向阵风因子与建筑结构抗风规范取值一致;台风"布拉万"远端风场阵风因子随阵风计算时距的变换规律可以用对数高斯函数加以描述。     

基于实际运营车辆荷载效应的既有桥梁可靠度研究

基于京珠、粤赣、渝湛三条高速公路车辆荷载动态称重实测数据,采用蒙特卡罗法生成随机车流。将此随机车流加载于虚拟简支梁上,通过自编Matlab程序计算车辆荷载效应,并采用GPD分布拟合车辆荷载效应的尾部分布,结合极值理论、超越概率理论,构建了现实运营车辆荷载条件下剩余服役期内的荷载效应最大值分布函数。根据既有桥梁承载能力现状,分析了现实运营车辆荷载情况下既有桥梁结构的可靠度。得出目前既有桥梁在剩余服役期内可靠度偏低,致其安全性不足的结论。     

广义Pareto分布参数的Bootstrap置信区间及应用

针对广义Pareto分布应用于超阈值数据拟合时尾部数据较少的情况,将参数的极大似然估计与Bootstrap方法相结合,给出参数的Bootstrap置信区间。Bootstrap置信区间计算方法既可以通过重复抽样充分利用样本信息,又可以避免样本较少时估计量方差偏大的情况。理论证明参数的Bootstrap置信区间是渐近有效的。数值模拟结果表明在一定的置信度下,置信区间的区间长度和覆盖率比较合理。应用建立的Pareto模型对巴颜喀拉地震带震级数据进行分析,结果表明在相同的置信度下,采用Bootstrap方法计算的置信区间比由近似协方差矩阵计算的区间长度更短,这为广义Pareto模型描述地震震级分布的适用性提供了支撑。     

乙烯-四氟乙烯共聚物平均分子量及其分布的动态流变法测定

针对溶液法测定乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)平均分子量及其分布的困难,文中建立了由动态流变法测定ETFE平均分子量及其分布的改进方法.采用Carreau-Yasuda方程拟合复数黏度与频率(ω)的关系,得到零剪切黏度并计算分子量.采用广义Maxwell模型拟合动态模量与ω的关系,得到平台模量G<'O><,N>;根据粘...     

不同导风装置对超大型冷却塔风压特性影响研究

为研究不同导风装置对超大型冷却塔风压分布特性的影响,通过风洞试验对比研究了三种有导风装置和无导风装置的大型冷却塔表面风压分布特性,其中包括平均风压、脉动风压、峰值因子以及极值风压等气动参数,提炼出不同导风装置对大型冷却塔整体和局部风压分布的影响规律,最后给出了不同导风装置下冷却塔极值风压的拟合公式。结果表明:三种导风装置均能有效减少塔筒中部负压极值区域的平均风压,同时也能有效减少塔筒迎风面中上部脉动风压的根方差,尤其以弧形导风板效果最好;不同导风装置均可有效减小塔筒中下部迎风面和负压极值区域的风压极值,尤其以弧形导风板效果最好;考虑不同导风装置下大型冷却塔迎风面、侧风面和背风面峰值因子取值分别为3.29、3.41和3.50。