基于无人机的高层住宅最后“一百米”配送优化

针对城市高层住宅顾客对上门配送服务的需求，借助无人机停放平台，考虑包裹异质性以及无人机在不同配送阶段的精确能耗，构建以无人机飞行成本和能耗成本最小为目标，以无人机容量、电池组容量等为约束的高层住宅无人机上门配送模型，解决“垂直位置最后一百米配送”问题。基于此模型，设计带变邻域下降(VND)搜索的混合蚁群算法(HACO-VND)，引入4个算子进行变邻域下降搜索，为了提高算法的求解性能，提出两种局部搜索算子组合，根据顾客点数量使用不同的算子组合。实验结果表明，HACO-VND算法较CPLEX在求解精度与求解时间方面更优，特别是在大中型算例中表现出较佳性能。参数分析表明，高层住宅楼层数越多，无人机单次 飞行的能耗利用率越大，无人机容量与电池组容量共同对配送方案产生影响。为以后无人机送货上门服务方面的研究提供参考和思路。     

多因素影响下顶管施工引起土体变形计算研究

为解决圆形顶管施工穿越特殊地层(如下穿切割塑料排水板)时引起地层变形的影响分析等问题,考虑刀盘挤土效应产生的正面附加压力、顶管与土体之间非均匀分布的侧向摩擦力,因塑料排水管的切削而不能忽略的顶管机刀盘的正面摩擦力引起的地层变形,基于Mindlin解得到在顶管施工阶段地表竖向位移计算公式;最后结合顶管工程项目实例验证计算方法的合理性,并与实测结果对比。分析结果表明:考虑多因素共同影响的地表沉降曲线与现场实测值较为吻合,能够反映顶管顶进过程中纵向地表沉降规律,总体表现为先隆起后沉降。沉降最大值位于开挖面后方8 m左右处;隆起最大值位于开挖面前方5 m左右处。在本文所考虑的影响因素中,影响程度最大的是顶管刀盘的正面附加推力,在沉降变形最大值中占比约为80%,在隆起变形最大值中占比约为56%。选取不同断面分析对比不同深度处土体沉降情况,沉降突变及差异主要表现在顶管轴线两侧12 m范围内。沉降槽曲线近似服从正态分布,不同土层深度的土体沉降最大值均位于顶管轴线正下方。在土体深层沉降中,随着与顶管轴线距离的增加,曲线不再满足随着深度的增加沉降值增大,反而在距离轴线4~6 m远处出现反转,直至随着深度的增加沉降值反而减小。     

三维复杂群桩水流力特性数值模拟研究

本文利用ANSYS Fluent,通过建立的三维水动力数值模型研究了矩型圆柱群桩在不同桩距条件下的水流纵向水流力、横向水流力及总水流力分布规律。同时,对目前实际工程中常用的菱型、圆型及哑铃型圆柱群桩在不同桩距下的纵向水流力、横向水流力及总水流力进行了研究。     

一种“效率-公平-运力”多维权衡的需求可拆分配送方法

针对自然灾害及重大社会公共事件等各类突发事件的配送问题，本文以公路运输为研究场景，将配送时间最短、加权时间攀比值最小和使用车辆数最少为多维目标，在引入需求可拆分这一限制条件的基础上，构建“效率-公平-运力”多维权衡的需求可拆分应急物资配送模型。针对该问题设计改进的蚁群算法求解模型。从选择拆分点、信息素更新和引入变邻域搜索算子这3个方面改进了算法，并实现当解持续不变时，初始化信息素，以增加随机性。结果表明，与传统求解算法相比，改进算法的稳定性更高(平均偏差率降低7.00%)，寻优性更好(优化率提高7.41%)。 通过分析考虑三目标、双目标和决策者具有明显偏好的多重场景下的求解结果得知：效率、公平、 运力这3个子目标相互悖反，增加运力投入可以显著提高配送方案的效率与公平；当运力不变时，效率与公平之间近似呈同比例反比关系。研究结论可为救灾目标不确定条件下多因素考量的应急物资配送决策生成与优化问题提供方法改进与可量化决策支撑。     

基于可靠性方框图与蒙特卡洛仿真的船舶配电网可靠性分析方法

国船舶工业发展迅速,尤其在近几年迎来了跨越式的发展。船舶建设工业的发展能充分体现一个国家的经济和国防建设水平。但船舶配电网拓扑结构与陆上电网不尽相同,其运行环境非常恶劣,供电连续性和可靠性成为衡量船舶生命力的重要指标,同时也深刻影响大型船舶的平均寿命。因此,可靠性研究在船舶建设中发挥着越来越重要的作用。本研究以典型大型船舶中压配电网结构为研究对象,在全系统元件正常运行时相互独立的情况下,重点研究不可维修与可维修下的系统可靠度、MTBF、可用度、停运时间和失效数等,并进行详细的分析与讨论。首先,本文综合考察各种可靠性分析方法的适用性和准确性,选择利用可靠性框图、最小路集分析法计算并分析不可维修情况下系统的可靠度、平均故障间隔时间等可靠性指标；接着,本文简述了配电网的多种维修任务类型,并采用最小路集法与蒙特卡洛仿真法相结合的方法计算并分析可维修系统的可用度、停电时间、失效数等指标。本文研究结果对船舶配电网的设计、建造、运行和维修等具有积极的意义。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大；当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1，含冰率4%~30%时，局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

Short-term statistics of ice loads on ship bow frames in floe ice fields: Full-scale measurements in the Antarctic ocean

Ship operation and ice loading in floe ice fields have received considerable interest during recent years. There have been several numerical simulators developed by different institutes which can simulate ship navigation through floe ice fields and estimate ship performance and local ice loads. However, public data obtained from full-scale measurement covering comprehensively ship performance and ice loads under various ice thicknesses, concentrations and floe sizes are rare. The 2018/19 Antarctic voyage of the Polar Supply and Research Vessel (PSRV) S.A. Agulhas II gathered considerable data of the ship in floe ice fields under various thicknesses, concentrations, and floe sizes. The aim of this paper is to carry out statistical analysis to seek suitable probability distributions which adequately fit the measured ice load and therefore suitable to be used as parent distributions for long-term estimation. For this aim, three categories of probability distributions, namely standard distributions, truncated distributions and mixture distributions are tested. It is found that truncated distributions can fit the load data better than standard distributions bounded at the threshold. In addition, mixture distributions are shown to have promising features, which fit the data well and are able to separate distribution components. Subsequentially, the well-performed distributions are used as parent distributions to make long-term load estimations. The estimation results demonstrate that long-term estimations are sensitive to the selection of parent distribution, which addresses the importance of finding correct distribution to model short-term ice loads. The data of ten selected cases will be published for the use of other researchers.     

中国乘用车工况构建

依托“中国工况”项目，对我国乘用车行驶工况进行深入研究. 在全国41 个城市采集乘用车共计1 600 万km的行驶数据，收集各城市交通量大数据用于权重因子开发；利用权重因子对采集数据进行加权，获取代表我国驾驶特征的、统一的速度-加速度分布，以其为基准，使用卡方检验选择最优短片段组合作为我国乘用车行驶工况(CLTC). 对比CLTC工况特征与其他典型工况及实测数据GIS加权结果，CLTC工况更符合我国实际.     

Extreme hawser tension assessment for FPSO vessel during offloading operation in Bohai bay

The Floating Production Storage and Offloading Unit (FPSO) is an offshore vessel that produces and stores crude oil prior to tanker transport.Robust prediction of extreme hawser tensions during Floating Production Storage and Offloading (FPSO) operation is an important safety concern. Excessive hawser tension may occur during offloading operations, posing an operational risk. In this paper, AQWA has been used to analyze vessel response due to hydrodynamic wave loads, acting on a specific FPSO vessel under actual sea conditions. Experimental validation of numerical results has been discussed as well.This paper advocates methodology for estimating extreme response statistics, based on simulations (or measurements). The modified ACER (averaged conditional exceedance rate) method is presented in brief detail. Proposed methodology provides an accurate extreme value prediction, utilizing all available data efficiently. In this study the estimated return level values, obtained by ACER method, are compared to the corresponding return level values obtained by Gumbel method. Based on the overall performance of the proposed method, it is concluded that the improved ACER method can provide more robust and accurate prediction of the extreme hawser tension.Data declustering issue has been addressed. Paper highlights ability of ACER method to account for a set of varying sea state probabilities, as required in engineering long term statistical analysis.Described approach may be well used at the vessel design stage, while defining optimal vessel parameters that would minimize potential FPSO hawser tension.     

双向应力场中表面裂纹应力强度因子的权函数法

半椭圆表面裂纹是船舶等焊接结构中常见的损伤形式,计算裂纹尖端应力强度因子是结构损伤容限设计的前提,权函数法是求解复杂应力场中应力强度因子的有效手段之一。本文基于一种集中力载荷权函数统一形式,通过三维有限元建模计算了裂纹半长比a/c=0.05~1.0、裂纹深度比a/T=0.01~0.8的表面裂纹应力强度因子,并将其作为参考解,得到一组形状适用范围更广的有限厚度平板表面裂纹最深点和表面点的二维权函数。权函数的准确性通过在裂纹面上施加最高六阶的双向变化应力载荷进行验证,权函数法结果与有限元法相比求解误差在10%以内。文中所提出的权函数为复杂焊接结构表面裂纹扩展分析奠定了基础。