考虑混沌成分的混凝土坝混合-混沌预测模型

混凝土坝表现出复杂的非线性动力学特性。考虑混沌成分对测值序列整体数值特征的影响,是提高混凝土坝位移监控模型拟合和预测精度的关键问题之一。在对混凝土坝监测资料混沌分析的基础上,基于混凝土坝系统演化过程中的非线性动力学特性,组合应用最大Lyapunov指数、相空间重构等数值分析手段,探讨了考虑混沌成分的混凝土坝混合-混沌预测模型构建原理与算法。该模型重点依据的是最近一次位移突变后的监测资料,考虑的是突变后形成的相对稳定的混凝土坝动力系统特性,实例证明该模型对混凝土坝位移的实时监测和预警都有重要意义。     

九甸峡混凝土面板堆石坝地震反应

采用三维非线性动力有限元方法,对九甸峡水利枢纽混凝土面板堆石坝的地震反应特性进行深入研究,获得了该坝在设计地震曲线及峰值加速度时的动力反应特性,包括坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应,以及周边缝和面板接缝的位移反应等,揭示了峡谷地形和深厚覆盖层地质条件下面板堆石坝地震反应的一般规律,分析了该坝的抗震稳定性,论证了设计方案的合理性,提出了抗震设计建议。     

复杂管网数学模型及其分析方法

介绍了基于管网基本定理的复杂管网分析法(节点法),提出了复杂管网分析计算的数学模型,利用该模型可以通过复杂管网的邻接矩阵将简单管道与复杂管网的分析方法统一起来.还探讨了该模型的求解问题,给出了非线性矩阵方程的迭代解法初始参数的计算方法.利用本文提出的模型方法可充分利用电子计算机进行管网实时动态模拟,可准确给出管网系统的实时状态,以及管网与水源联合工作的状态变化等.     

摄像机参数的三线性插值误差补偿标定方法

提出了一种摄像机标定方法并应用于某轿车翼子板的非接触检测.该方法通过虚拟靶标构建空间点阵,应用SUNSAN算子准确提取角点坐标,并代入摄像机模型,逆向求解空间点的坐标及与真实坐标的误差值,以此误差作为判断依据,通过迭代更新求解摄像机参数,直到平均误差小于某一预定值,然后基于空间三线性插值算法进行误差补偿,从而求解待测点的误差.实验证明此方法计算迅速、稳定、准确,检测精度达到亚像素级.     

基于FRIDA模型的轮胎-土壤接触特性研究

利用喷涂法与土壤传感器埋设法测试了不同胎压条件下轮胎-土壤接触特性,旨在研究轮胎气压对轮胎-土壤接触特性影响,对FRIDA模型在华北一年两熟区壤土区适用性进行评价并优化,结果表明,轮胎-土壤接触面面积A的均方根误差(RMSE)从0.022 m~2降低到0.013 m~2,标准偏差(Bias)的变化范围为-0.19~0.019 m~2,模拟值与实测值的回归线决定系数为0.948;轮胎-土壤接触面平均应力及最大应力的模拟值与实测值的相对误差(RE)均小于0.1,参数优化及验证后的FRIDA模型能够模拟华北一年两熟壤土区轮胎-土壤接触特性。通过田间试验结合优化的FRIDA模型,分析轮胎气压、轴载对轮胎-土壤接触特性影响的结果表明,随着轮胎气压增大,接触面形状由矩形到椭圆形再到圆形的变化过程,接触面积减小,应力分布由M型应力集中到凸型应力集中变化;随着轴载增大,轮胎-土壤接触面形状由类椭圆形变为矩形,面积增大,应力分布出现严重M型应力集中现象,且应力逐渐增大。该研究为合理选择拖拉机胎压及配套农机具提供了理论依据。     

散料与锥仓接触模拟

基于Drucker-Prager屈服准则与弹性力学问题有限元方法,以小麦为例建立了松散物料与某型号钢板锥仓的接触数学模型.在合理建模基础上解决了松散物料与锥仓接触时接触面上必须满足的位移条件、力的传递关系以及力与位移的关系.通过建立求解方程与计算程序,使用Lagrange乘子法与罚函数法相结合进行强制接触协调,获得了较精确的计算结果.结果表明,散料在锥仓中接触摩擦应力与接触状态相关,应力值较小,总接触应力主要表现为接触压力,压力从仓顶到仓底逐步增大且光滑过渡,表现为某种非线性关系.     

一种湍流计算的非线性PANS模型

大多数雷诺平均湍流模型(RANS)基于线性和各项同性假设求解雷诺应力(Reynolds stress),因此对高压力梯度区、大曲率回流以及复杂的分离流动的预测误差较大.在近壁区较少网格的条件下,部分时均(PANS)方法被认为比大涡模拟(LES)获得结果更好.通过RNG k-ε湍流模型构造部分时均化模型,引入雷诺应力的非线性求解方法,提出了一种新的非线性PANS模型,并应用该非线性PANS模型分别对绕NACA0015水翼翼型流场和90°长方形截面弯管内流场进行了流动的数值模拟.结果表明:非线性PANS模型的数值结果与试验数据吻合较好,其在高压力梯度区的预测准确性高,并能准确预测流动分离诱发的三维非线性流动,证明了该方法捕捉高压力梯度、大曲率流动的有效性.该计算方法可以用来预测透平机械内部复杂的涡结构.     

基于改进粒子群算法求解马蹄形断面正常水深

为了解决马蹄形断面正常水深无显函数计算方法的现状,通过对明渠恒定均匀流方程进行数学变挟,得到了标准Ⅰ,Ⅱ型马蹄形过水断面正常水深求解的分段非线性约束优化问题．将粒子群算法中的权重函数随着迭代次数和不同粒子与最优粒子之间的距离大小进行调整,用以加速算法的收敛速度和提高粒子的搜索能力,并将调整惯性权重模型的粒子群优化算法运用到马蹄形断面正常水深的求解中．通过实例计算及误差分析表明：分段优化模型在水深特征点连续,且该法能100％收敛到全局最优解,故该方法求解马蹄形断面正常水深适用性强、计算精度高、算法实现简单,为马蹄形过水断面水力计算提供了一条新途径．     

散料与锥仓接触模拟

基于Drucker-Prager屈服准则与弹性力学问题有限元方法，以小麦为例建立了松散物料与某型号钢板锥仓的接触数学模型。在合理建模基础上解决了松散物料与锥仓接触时接触面上必须满足的位移条件、力的传递关系以及力与位移的关系。通过建立求解方程与计算程序，使用Lagrange乘子法与罚函数法相结合进行强制接触协调，获得了较精确的计算结果。结果表明，散料在锥仓中接触摩擦应力与接触状态相关，应力值较小，总接触应力主要表现为接触压力，压力从仓顶到仓底逐步增大且光滑过渡，表现为某种非线性关系。     

基于PSO-BPNN和多目标优化的混凝土坝参数反演

基于监测数据的混凝土坝参数反演能够为评估大坝安全性态提供重要信息。传统的参数反演方法通常采用加权求和法以简化基于多种类型监测数据构建的多个目标函数，并结合单目标优化算法求解。由于权值的确定具有主观性以及单目标优化算法在实际应用中存在局限性，可能导致反演结果出现较大偏差。因此，考虑多种类型的监测数据以构建不同的目标函数，结合NSGA-Ⅱ算法搜寻Pareto最优解集，提出了一种基于PSO-BPNN模型和多目标优化的混凝土坝参数反演方法。研究成果依托于GD重力坝工程，并与传统参数反演方法进行了对比分析。应用表明，该方法对于混凝土坝参数反演更为合理和准确。