参数不确定混沌系统的自适应同步

针对参数未知的混沌系统，提出了一种基于参数估计和黎卡提不等式的自适应混沌同步方法.利用
李雅普若夫稳定性理论，证明了混沌同步的问题可以转化为黎卡提不等式的求解.用状态观测器方法构造
同步混沌接收系统，根据最速下降法辨识未知参数.结合严格正实函数的概念，分析了实现混沌同步保密
通信的条件，构造并求解相应的黎卡提不等式和等式组得到目标矩阵，实现混沌系统的同步和参数的自适
应估计.并通过对蔡氏电路的同步及双通道保密通信的仿真研究，结果表明，该同步方法可以实现两个系
统参数未知的混沌系统的快速同步，及信息信号得以复杂的加密和正确地接收.     

两级振动隔振系统参数优化设计

针对两级隔振系统参数优化问题，引入最大熵优化方法，并结合遗传算法，提出了两级隔振系统
参数优化设计的一种混合数值方法，并用此方法对两级隔振系统进行了单维及多维参数优化设计，优化
后的两级隔振系统隔振性能大大提高，并且随着优化参数的增加，系统隔振性能也越好，表明该方法是
合理有效的.该方法作为一种数值方法，适用于多目标及复杂结构的优化.     

水动力-水质耦合模型污染源识别的贝叶斯方法

环境水力学系统存在诸多不确定性,如测量数据的不确定性等,这导致水体中污染源识别这一类反问题具有不适定性,尤其表现为反演结果的非唯一性.经典的正则化方法和最优化方法由于只能获得参数的"点估计",因而在求解不确定性较强的问题时存在较大的困难.此外水质模型和流场控制方程(Navier-Stokes方程)耦合,使得正问题的解具有较强的非线性特征.为解决上述问题,针对水动力一水质耦合模型,建立了基于贝叶斯推理的污染物点源识别的数学模型,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)后验抽样获得了污染源位置和强度的后验概率分布和估计量,较好地处理了模型的不确定性和非线性.算例结果表明,结合MCMC抽样的贝叶斯推理方法能很好地描述及求解水动力一水质耦合场条件下的污染源识别反问题.     

自激脉冲发生机理数值模拟及参数影响分析

为了揭示低压大流量下自激振荡脉冲射流清洗的脉冲发生机理，研究了这种工况下喷嘴结构和运行
参数的优化设计范围.通过给出一种应用于大型工业油罐罐底油泥清洗的新型喷嘴结构型式，比较了在低
压大流量工况下该喷嘴脉冲的发生机理、表现形式、分析方法与高压小流量情况下存在的差异.用计算流
体力学（CFD）软件对自激振荡腔内压力场进行数值研究，并对影响频率特性的结构和运行参数进行了逐
一分析，获得了喷嘴的结构参数和运行参数的优化配比范围.结果表明，在低压大流量工况下，空化汽囊
的周期性变化是产生脉冲射流的根本原因，得到的优化参数可直接应用于指导低压大流量自激喷嘴的工业
设计.     

离心泵快速启动过程瞬态水力特性的数值模拟

为了准确预测离心泵快速启动过程的瞬态水力特性，应用功率键合图法建立了离心泵系统动力学模
型.该模型基于能量守恒和一维系统动力学方法，给出了离心泵系统键合图结构，推导了描述离心泵启动
过程内部能量供给、传递、转化和消耗的基本关系式.结合键合图结构和能量守恒关系得到了系统状态方
程组，并采用四阶Runge kutta法进行数值求解.数值模拟结果表明,在快速启动过程中，预测的离心泵动
态流量、扬程和转速的变化趋势都能与实验结果较好吻合，并且模型能预测到离心泵快速启动过程的瞬态
效应，功率键合图法可以适于对离心泵快速启动过程的动态特性进行模拟.     

充水式橡胶坝状态参数的实时软测量研究

为了防止因坝体震动造成坝袋表面磨损及灾难性倒塌，提出了基于模型的充水式橡胶坝状态参数的
实时监测算法.通过流体静力学规律对橡胶坝进行分析，建立了无溢流情况下橡胶坝的静态二维模型.对此
模型进行无量纲化处理，使得对橡胶坝状态参数的监测转化为数学意义下标准的两点边值非线性微分方程
组的求解.采用数值方法“打靶法”，联立四阶Runge Kutta法和Newton Raphson法来求解此两点边值非
线性微分方程组，从微分方程组的解中获得要监测的状态参数.仿真结果表明，该实时监测算法可以清楚
地刻画出橡胶坝横截面的形状，且可以有效地监测橡胶坝参数.     

几何约束求解的BFGS混沌混合算法

为了提高约束求解的效率和鲁棒性，提出了一个将混沌方法嵌入BFGS算法的约束求解混和算法.将
约束求解问题转化为优化问题，并对多变量函数求全局极值，用混沌算法跳过局部搜索陷阱.算法分析确
定几何元素的初始搜索范围，并利用BFGS方法的超线性收敛速度和混沌优化方法的内在特点进行求解.对
Camel函数极值和正五边形约束求解的实验结果表明，该混合算法能够处理欠/过约束问题，有效克服BFGS
算法容易陷入局部最优以及无法越过临界点的情况，可以高效鲁棒地进行约束求解.     

基于Radon变换的浅海宽带脉冲声源定位

为了提高声纳在浅海的工作性能，在分析实验数据的基础上提出了新的多路径定位方法.将已知信
号与每个通道的接收信号进行相关，获得相关系数矩阵，对由相关系数矩阵构成的图像进行Radon变换，
以时间分辨力补偿空间分辨力，提取声场的多路径参数，估计声线到达角和到达时延差，结合声线反传技
术，实现宽带脉冲声源定位.在修正阵型估计误差后，进一步提高算法的定位精度.实验结果表明，该方法
能有效地对浅海脉冲声源进行定位，不受空间采样率或路径数必须小于阵元数的限制，具有较好的宽容性
.算法计算量小，易于工程实现.     

支模架施工安全性的评价研究

扣件式钢管支模架是建筑施工最常用的支模架形式，也是建筑施工事故发生最多的结构型式之一.
为了研究如何评价建筑施工现场钢管支模架的安全性，在征求若干安全工程专家和支模架设计与施工技
术人员的意见后，采用层次分析法设计了一套钢管支模架的现场施工安全评价系统.通过对某地10个建筑
工程的现场考察，以调查问卷的形式向有关技术人员和施工人员收集意见；通过分析确定系统各个评价
要素的权重，结合模糊综合评价方法，建立钢管支模架建筑施工安全性评价方法及其评价标准，由此获
得钢管支模架建筑施工安全性的评价结果.经结合工程实例验证了该模型的使用方法.     

基于贝叶斯推理的标准k－ε湍流模型参数识别

为了降低湍流模型湍流参数不确定性给工程湍流问题求解带来数值误差,以后台阶流动为例研究了适用范围很广的k-ε湍流模型的参数识别问题.针对模型和实验数据的不确定性而采用了贝叶斯概率反演方法,该方法集成了有限单元法的正向计算和Metropolis-Hastings抽样算法的反向计算,从而给出在流速测量值已知的条件下标准k-ε湍流模型参数的后验概率分布.算例计算表明,采用参数识别后的参数值进行计算比传统推荐值有效地降低了数值误差.     

Robust Topology Optimization of Vehicle Suspension Control Arm

A robust topology optimization design framework is developed to solve lightweight structural design problems under uncertain conditions. To enhance the calculation accuracy and flexibility of the statistical moments of robust analysis, number theory integral method is applied to sample point selection and weight assignment. Both the structure topology optimization and number theory integral methods are combined to form a new robust topology optimization method. A suspension control arm problem is provided as a demonstration of robust topology optimization methods under loading uncertainties. Based on the results of deterministic and robust topology optimization, it is demonstrated that the proposed robust topology optimization method can produce a more robust design than that obtained by deterministic topology optimization. It is also found that this new approach is easy to apply in the existing commercial topology optimization software and thus feasible in practical engineering problems.     

基于蒙特卡罗法管道失效概率的计算

含缺陷压力管道的可靠性在工程中是十分重要的。针对石油工业管道上可能存在的各种缺陷类型,要充分考虑缺陷尺寸、工况载荷等参数的不确定性,而引入了蒙特卡罗法对这些不确定的参数进行随机抽样。蒙特卡罗法是以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法,能够比较逼真地描述具有随机性质的事物的特点,克服了确定性失效评定方法的缺点,较为准确地计算出管道的失效概率,为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段。     

最大熵不确定型决策模型与应用

现有不确定型决策方法中,各种状态的不确定性没有在决策方法中得到体现,且没有充分挖掘利用益损值信息,不同的决策准则往往得到不同的决策结果,不利于决策者做出正确决策.鉴于此,提出了基于信息不确定性的最大熵决策模型,通过构建状态分布的信息熵和决策结果离差信息的多准则目标函数,以状态概率分布为优化变量,采用加速遗传算法优化求解.防洪调度决策分析结果显示,最大熵决策模型可充分挖掘益损值信息,基于信息熵的不确定性准则使状态概率分布更加合理,决策结果可区分性优于其他决策方法.     

区间参数结构分析的静力优化

提出了一种在位移约束下结构静力区间优化方法,给出了区间参数结构矩阵,将结构静力分析的摄动理论与区间函数扩张定理相结合,推导了结构静力分析的区间方法。将区间优化问题转化为相应确定性优化问题,由于选择区间参数的中值和不确定量作为设计变量,所以利用这种方法可得到比确定性优化更多的信息。数值算例说明了该方法的有效性。     

复合材料结构性能参数识别与反分析方法研究

本文根据系统辨识理论和有限元反分析方法,建立了一个完整的复合材料结构性能参数识别的数值计算方法与实验方法.该方法能够解决正交各向异性复合材料剪切模量的识别等当前复合材料结构性能测试中存在的一些难点问题.文中给出了复合材料薄板、厚板性能参数识别的算例.     

Dual-basis reconstruction techniques for tomographic PIV

As an inverse problem, particle reconstruction in tomographic particle image velocimetry attempts to solve a large-scale underdetermined linear system using an optimization technique. The most popular approach, the multiplicative algebraic reconstruction technique(MART), uses entropy as an objective function in the optimization. All available MART-based methods are focused on improving the efficiency and accuracy of particle reconstruction. However, those methods do not perform very well on dealing with ghost particles in highly seeded measurements. In this report, a new technique called dual-basis pursuit(DBP), which is based on the basis pursuit technique, is proposed for tomographic particle reconstruction. A template basis is introduced as a priori knowledge of a particle intensity distribution combined with a correcting basis to enable a full span of the solution space of the underdetermined linear system. A numerical assessment test with 2D synthetic images indicated that the DBP technique is superior to MART method, can completely recover a particle field when the number of particles per pixel(ppp) is less than 0.15, and can maintain a quality factor Q of above 0.8 for ppp up to 0.30. Unfortunately, the DBP method is difficult to utilize in 3D applications due to the cost of its excessive memory usage. Therefore, a dual-basis MART was designed that performed better than the traditional MART and can potentially be utilized for 3D applications.     

浅埋地下洞室围岩岩体力学参数反分析研究

基于随机权重粒子群和最小二乘支持向量机方法建立地下洞室力学参数位移反分析模型,利用正交试验和3DEC模型确定各水平参数的学习样本,对地下洞室岩体的力学参数进行位移反分析。结果表明:利用支持向量机方法的非线性映射可以实现力学参数的反分析;反演得到主厂房围岩方向的侧压力系数Kx,Ky为0.453、0.644;三类岩体的弹性模量E3,E4,E5分别为10.15、8.20、2.62 GPa;将反演分析的参数带入3DEC模型得到的位移与实测位移相对误差较小,验证了反演参数的合理性。     

Uncertainty analysis and probabilistic design optimization of hybrid rocket motors for manned lunar landing

To obtain a conceptual design for a hybrid rocket motor(HRM)to be used as the Ascent Propulsion System in the Apollo lunar module,the deterministic design optimization(DDO)method is applied to the HRM design.Based on the results of an uncertainty analysis of HRMs,an uncertainty-based design optimization(UDO)method is also adopted to improve the design reliability.The HRM design process,which is a multidisciplinary system,is analyzed,and a mathematical model for the system design is established to compute the motor performance from the input parameters,including the input variables and model parameters.The input parameter uncertainties are quantified,and a sensitivity analysis of the model parameter uncertainties is conducted to identify the most important model parameter uncertainties for HRMs.The DDO and probabilistic UDO methods are applied to conceptual designs for an HRM to be used as a substitute for the liquid rocket motor(LRM)of the Ascent Propulsion System.The conceptual design results show that HRMs have several advantages as an alternative to the LRM of the Ascent Propulsion System,including nontoxic propellant combination,small motor volume,and comparable functions,such as restarting and throating.Comparisons of the DDO and UDO results indicate that the UDO method achieves more robust and reliable optimal designs than the DDO method.The probabilistic UDO method can be used to develop better conceptual designs for HRMs.     

钢筋混凝土结构分析中的梯度正则化法单参数反演

应用梯度正则化法，利用工程中易测得的位移值，反演钢筋混凝土结构中的截面惯性矩，、配筋面积A和混凝土的弹性模量E，对钢筋混凝土结构的破坏进行了单参数反演，并进一步阐述了以钢筋混凝土结构为对象运用梯度正则化法进行反演结构的材料和截面参数的方法。     

考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法

为了更充分地研究模型不确定性对结构可靠度的影响,本文将综合考虑物理不确定性和模型不确定性,以Bayes理论为数学工具,对结构的统计可靠度问题进行研究．首先对Bayes理论进行概括和总结,采用该理论对结构工程中的模型不确定性进行建模和分析;然后研究考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法,给出考虑模型不确定性的各种结构可靠性...