基于连续型风速风向联合概率分布的风致结构疲劳分析方法研究

结合连续型风速风向联合概率密度函数和等效窄带法,推导了连续积分形式的风致结构疲劳寿命估算公式,并将其与区格离散形式的疲劳寿命估算公式做了比较。详细介绍了风速风向联合概率密度函数、风速边缘分布函数和风向边缘分布函数模型,以及模型参数的计算方法。最后选取钢天线实例工程模型,通过拟合实测风速资料,获得风速风向联合概率密度函数。再选择不同截面处关键点位置,估算出对应关键点疲劳寿命,取最小值为结构的风致疲劳寿命。结果验证了连续积分形式的疲劳寿命估算公式的合理性。     

考虑风向风速联合分布的输电塔线体系风振疲劳研究

输电塔线体系属于风敏感结构体系,在结构设计和实际工作中风荷载均起控制作用。然而,在风荷载计算以及工程研究领域中对风向风速的处理至关重要,但因两者之间的相关性导致了建立联合分布模型的困难。为此,该文基于乘法定理以重庆市日极值风速为对象,建立了风速条件概率密度的混合模型,改善了单一概率分布模型的不足。与此同时,根据风向方位记录数据建立了风向角的概率密度函数模型,并结合风速条件概率密度的混合模型,给出了风向风速的离散-连续混合联合分布模型。然后,将风向风速联合分布模型与Miner线性疲劳累积损伤理论相结合,推导出了输电塔的风振疲劳计算方法。最后,采用此建议算法对特高压输电塔线结构体系进行了风振疲劳分析,有效地考虑了风向风速对输电塔体风振疲劳的影响,减少了计算量,提高了结构分析的计算效率。     

固定测站的风向风速联合分布研究

风速与风向联合分布在工程规划、结构设计以及风能资源评价等方面应用广泛。风玫瑰图是目前分析风要素常用的手段,不足之处在于该图只能表示特定16个方位各级风力的频率分布情况。基于连续型角度-线性联合分布模型,该文提出了根据风玫瑰图建立联合分布模型的新方法,并绘制了一种新型且在风速及风向上均连续的风频分布图。以辽东湾长兴岛站的风测数据为例,建立风速风向联合分布模型,绘制风速风向联合分布图。结果表明:1)统计模型可靠性高,与原始风向风速分布相关性极强;2)联合分布模型相比风向离散的风速分布模型,可以更好地反映邻近方位之间风速分布的相互影响;3)新的联合分布图给出了全方向的风频理论分布,克服了传统风玫瑰图中仅有16个风向的不足。     

风速风向联合分布对结构风致疲劳寿命可靠性的影响

在进行结构风振疲劳寿命可靠性分析时,需要先求得建筑结构所在位置处的风速风向联合分布函数。本文首先对建筑结构附近两个气象站的气象资料进行统计分析,得到建筑结构位置处两个不同的风速风向联合分布函数,然后分析了不同的风速风向联合分布函数对一实际结构系统风振疲劳主要失效模式以及结构系统风振疲劳失效概率的影响。本文分析表明：用不同的风速风向联合分布函数计算风振疲劳寿命时会得到不同数目的主要失效模式,并且对结构系统的风振疲劳失效概率影响较大。     

风向和风速对可燃气体探测器计量特性影响的测试与研究

可燃气体探测器在保障安全生产和人员健康方面具有重要作用,其计量特性易受作业场所中环境条件的影响.本文设计了一种测试方法,用于测试不同风向和风速条件下,可燃气体探测器的计量特性,并开展相关试验.针对可燃气体探测器在不同气体浓度下的示值误差随风向和风速的变化进行研究,结果显示,可燃气体探测器的计量特性受到风向风速的影响,示值误差会随着风速的增大而增大.当风速超过1 m/s,后示值误差陡增;当风速超过3 m/s后示值误差将超过国家计量检定规程规定的最大允许误差.     

基于改进混合高斯模型的风速分布拟合与风机年发电量估算

目的 为解决混合高斯模型在低风速段、高风速段以及复杂峰值、波谷部分存在较大误差的问题;提出了一种改进的混合高斯模型。 方法 改进模型的所有子分量取相同的形状参数;用风速样本值代替位置参数。同时;采用非线性最小二乘法优化调整形状参数和子分量的权重;使得模型可以精确地逼近包括风速样本局部点在内的概率密度分布。基于国内外4组风速分布数据;将该模型与混合核密度模型、混合高斯模型进行拟合效果比较;并使用2种误差指标和卡方检验系数评估3种模型的拟合优度。 结果 改进的混合高斯模型对复杂风速分布的拟合效果得到了极大提升;而且能够准确地拟合低风速段、高风速段及峰值、波谷部分的风速分布概率。此外;通过比较基于3种模型的风机年发电量估算;进一步验证了改进模型的有效性和优越性。 结论 提出的更高精度的风速分布概率模型有助于准确评估风电场的发电潜力和经济效益;对风电场的规划设计具有重要的指导意义。     

基于ARMA模型和时空kriging插值联合模拟大跨结构的脉动风速时程

采用ARMA模型模拟具有时间和空间相关性的大跨结构的随机风速时程。并对Whittle递推算法进行了改进,求解出自回归系数和滑动回归系数矩阵。利用MATLAB软件编制了模拟大跨桥梁的风速时程模拟程序,运行结果表明: 改进的方法计算效率高,模拟精度符合要求。然后又利用时空Kriging插值法对控制点区域内节点的脉动风速时程进行模拟,其模拟精度较好且求解过程快,可用于大跨空间结构、超高层建筑等含有大量节点的结构风场模拟。     

基于联合分析和模糊聚类的产品族客户需求模型研究

客户需求信息的准确获取与表达是产品族规划的首要环节,针对客户需求模型构建过程中需求信息具有抽象性、模糊性等特点,基于公理设计构建描述客户需求的模型,运用联合分析法对客户需求进行量化,将模糊的客户需求转换为具体的产品设计指标和参数.通过对指标和参数的相关性分析,建立产品设计关联矩阵.采用模糊最大树聚类算法对设计关联矩阵进行聚类分析,以聚类有效性指标为依据,得到最佳聚类阈值,从而获得最优聚类结果.在此基础上,利用最优聚类结果对设计关联矩阵进行解耦,最终得到解耦设计关联矩阵,为参数化产品族规划提供理论依据.最后,以圆柱齿轮减速器产品族规划为实例,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于GMM模型和LPC-MFCC联合特征的声道谱转换研究

声道谱转换是语音转换中的关键技术。目前,大多数语音转换方法对声道谱的转换都是先提取语音中的某一种声道特征参数,然后对其进行训练转换,进而合成转换语音。由于不同的声道特征参数表征着不同的物理和声学意义,因此这些方法通常忽略了不同声道特征参数之间可能存在的互补性。针对这一问题,研究了不同声道特征参数之间进行联合建模的方法,引入了一种由线性预测系数(LinearPredictionCoefficient,LPC)和梅尔频率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstral Coefficient, MFCC)联合构成的LPC-MFCC特征参数,提出了一种基于高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)和LPC-MFCC联合特征参数的语音转换方法。为验证文中方法的有效性,仿真实验选取了基于GMM和LPC的语音转换方法进行对比,对多组实验数据进行主观和客观测试,结果表明,文中提出的语音转换方法可以获得相似度更高的转换语音。     

基于随机行走模型的行人实感联合烦恼率研究

为研究人致振动与环境噪声共同作用下对行人实感舒适度的影响。首先,提出了两种双向随机行走模型,推导了任意时刻行人位置的计算公式,建议了行人实感联合烦恼率的舒适度分析方法;其次,基于双向随机行走模型,对比分析了行人实感联合烦恼率、出现时刻及出现区间的变化规律;最后,建立了联合烦恼率期望的计算式,以荆州市某人行天桥开展实桥试验,进行了行人实感联合烦恼率的舒适度评价。结果表明：在BOAM(bidirectional ordered arrangement model)中实感联合烦恼率整体小于跨中联合烦恼率,正向行走人群与反向行走人群各区间占比具有一定对称性;行人最大实感区间并非在跨中位置处占比最大,出现最大联合烦恼率的位置主要集中在行程的后半段;在BSDM(bidirectional stochastic distribution model)中实感联合烦恼率的比例略高于跨中联合烦恼率的比例,正向与反向行走人群的最大联合烦恼率出现区间分别在区间5与区间3达到最大,分别占总比例的37.92%、27.95%,基于两种模型,绝大部分行人最大实感联合烦恼率出现时刻并非在最大跨中联合烦恼率出现时刻;考虑行人实感加速度的联合烦恼率与实测值更为接近,其期望值与实测期望值的误差为4.21%。     

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。     

联合分布函数构造的Copula函数方法及结构可靠度分析

不完备概率信息条件下变量联合分布函数的确定及其对结构可靠度的影响还缺少系统地研究。为此,提出了基于Copula函数的变量联合概率分布函数构造方法,并分析了不同Copula函数类型对结构可靠度的影响规律。首先,简要介绍了基于Copula函数的变量联合分布函数构造方法。其次,提出了构件失效概率计算的直接积分方法。最后以构件可靠度问题为例研究了Copula函数的类型对结构可靠度的影响规律。结果表明：不完备概率信息条件下构件可靠度是不唯一的,表征变量间相关性的Copula函数类型对构件可靠度具有明显的影响,不同Copula函数计算的构件失效概率存在明显的差别,这种差别随构件可靠指标的增大(或失效概率的减小)而增大。Copula函数尾部相关性对结构可靠度具有重要的影响。当功能函数的失效区域位于Copula函数尾部时,计算的失效概率明显比没有尾部相关性的Copula函数的失效概率大。基于功能函数的均值和标准差计算的可靠指标不能反映Copula函数的类型对结构可靠度的影响,而基于功能函数实际分布求得的失效概率则可以有效反映不同Copula函数对结构可靠度的影响。     

基于Copula函数的并联结构系统可靠度分析

不完备概率信息条件下变量联合分布函数的确定及其对结构系统可靠度的影响还缺少系统地研究,该文目的在于研究表征变量间相关性的Copula函数对结构系统可靠度的影响规律。首先,简要介绍了变量联合分布函数构造的Copula函数方法。其次,提出了并联系统失效概率计算方法,并推导了相应的计算公式。最后以几种典型Copula函数为例研究了Copula函数类型对结构并联系统可靠度的影响规律。结果表明：表征变量间相关性的Copula函数类型对结构系统可靠度具有明显的影响,不同Copula函数计算的系统失效概率存在明显的差别,这种差别随构件失效概率的减小而增大。当并联系统的失效区域位于Copula函数尾部时,Copula函数的尾部相关性对系统可靠度有明显的影响,计算的失效概率比没有尾部相关性的Copula函数的失效概率大。当组成并联系统的两构件功能函数间正相关时,系统失效概率随相关系数的增大而增加;当构件功能函数间负相关时,系统失效概率随相关系数的增大而减小。此外,无论构件失效概率和变量间相关系数如何变化,Copula函数计算的失效概率都位于系统失效概率的上下限内。     

芦潮港海上风资源变化特性分析

海上风资源特性对海上风电场的建设具有重大影响,是海上风机选型及排布的关键因素,因此对其进行研究十分必要。利用测风塔测量得到上海芦潮港地区风速数据,并分析了该地区风速、风向、风能密度分布及其变化特性。结果表明：在芦潮港地区海上风速分布描述上,Logistic函数具有最好的精度,Weibull函数很难描述单月风速分布;芦潮港地区风向主要来自正北与东北方向;随着芦潮港地区测风塔测风高度的增加,年平均海上风速逐步趋于8 m/s;芦潮港地区年平均风能密度不低于290 W/m2,具有较为充足的风能资源,可为风电场收益提供保障。     

基于Copula函数的桥梁系统地震易损性方法研究

桥梁系统地震易损性分析的关键是建立桥墩、支座等多个构件的联合概率分布函数。然而,由于构件地震需求之间的相关性,直接建立构件之间的联合概率分布函数较为困难。为此,引入Copula函数方法,将构件地震需求之间的相关性和各构件的边缘概率分布函数进行分离,从而简化了联合分布函数的建模过程。在桥墩、支座地震易损性的基础上,基于Copula联合概率分布函数,建立了桥梁系统的易损性曲线,并将其和一阶界限法及Monte Carlo方法的分析结果进行对比。结果表明：基于Copula函数得到的桥梁系统易损性在整个地震动强度范围内均位于一阶界限法的上、下界之间;和Monte Carlo方法相比,Copula函数方法不仅考虑了构件地震需求之间的非线性相关关系,而且避免了大量的数值抽样,使计算效率显著提高。