一种基于共轭梯度法的动态载荷识别方法

在载荷识别过程中,由于噪声和结构矩阵病态的问题,对测量的响应数据有影响.本文运用共轭梯度法最优化方法,来解决多源动态载荷识别中的不适定问题.将该方法应用在加筋板模型和平面桁架结构上进行数值仿真,仿真算例结果表明所提出的载荷识别方法在测量位移响应数据含有5％的噪声水平下,有效地得到稳定近似解,实现了载荷识别.该方法抗噪能力强,有效解决反问题的不适定性.     

船体结构冰载荷的远场识别方法及试验验证

冰区航行船舶的冰载荷监测系统可实时保障结构安全.常规的冰载荷监测系统通常采用在冰区水线处布置应变传感器进行测量,然而船体结构水线处往往因水密隔舱等密闭结构而难以进入.为克服传感器安装位置的限制,本文提出一种船体外板结构远场冰载荷识别模型.采用狄拉克函数形成监测点载荷-测量点冰激应变间的Green矩阵,并用Picard准则对载荷识别系统的不适定性进行分析.同时,采用共轭梯度最小二乘迭代型算法和移动平均滤波技术提升求解精度及降低噪声信号影响,并将反演模型应用到外板结构的载荷识别试验中,反演的载荷可较好地对应上施加载荷的时域特征且载荷识别精度良好.本文提出的冰载荷识别模型是对原有冰载荷监测方案的扩展,可有效提升监测范围.     

基于导热反问题的双层炉膛内壁缺陷诊断

对内壁带有不规则缺陷的双层炉膛建立了二维稳态传热模型并通过有限元方法进行求解.利用外壁面的温度分布,根据共轭梯度法,通过使外壁面温度测量值和计算值之差最小化,基于导热反问题机理对内壁面的缺陷形态进行了识别.并对某焚烧炉炉膛进行了数值试验,分析了测量误差和初值选取对反演结果的影响.     

基于相位共轭方法识别结构表面法向振速

基于相位共轭方法对平板和水下圆柱壳辐射声场的识别进行了数值仿真计算,得到结构表面声压分布后,通过两种方法识别结构的法向振速:一种方法给出结构在声场中的位置和尺寸,基于声压梯度计算法向振速;另一种方法根据结构表面阻抗关系计算法向振速。数值计算结果表明:基于声压梯度计算法向振速时,能得到法向振速幅值的大致分布,该方法计算简单,适用于无法得到声源表面阻抗关系的情况;而引入结构表面阻抗关系则能得到更加准确的识别结果。     

基于正则化方法的雪龙号破冰船冰载荷反演的研究

冰载荷是船舶在冰区航行中承受的最主要载荷。在冰、船碰撞过程中碰撞位置的随机性较强,导致实船冰载、荷识别方程求解存在着不适定性。论文针对雪龙号破冰船第八次北极走航,布放应变传感器阵列监测冰船作用过程中船体结构的响应,结合船体结构参数,建立测点位置和冰载荷作用位置跨区域的冰载荷反演数学模型,并用Tikhonov正则化方法求解冰载荷。计算结果表明该方法能有效识别冰载荷。将反演的冰载荷与国外相近破冰工况下破冰船承受的冰载荷进行对比,验证了论文使用的方法具有工程可用性。     

基于卷积神经网络的波浪砰击载荷识别方法

为准确识别波浪砰击载荷,保障海洋平台作业的安全性,基于卷积神经网络（CNN）模型,建立立柱-甲板简化模型的砰击载荷识别方法,根据结构测点应变响应数据对砰击载荷进行识别。通过分析半潜式平台立柱-甲板处砰击载荷分布的特点,进行有限元数值计算,生成训练数据集和测试数据集,同时考虑数据噪声的影响。结果表明：CNN砰击载荷识别模型具有很高的识别精度和良好的抗噪声能力,在无噪声和有噪声情况下,整体精度分别为99.6%和91.9%;相比传统的反向传播神经网络（BPNN）模型,CNN模型的识别精度更高。     

梯形载荷作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数 n 对应力和位移分布的影响。     

基于梯度法的目标定位精度分析

梯度法是目标定位中经常使用的方法,针对这一方法的目标定位精度问题,介绍了该方法的原理及误差处理过程,通过理论分析和仿真计算对梯度法的目标定位精度进行研究,结果表明利用梯度法能够准确、快速地对目标进行定位。     

基于设计波法的船体波浪载荷计算

本文对设计波法的原理进行说明,对比不同规范在载荷控制参数选取上的区别。依据ABS规范规定的载荷控制参数,采用确定性方法和随机性方法对船体波浪载荷进行计算。对比分析2种方法的设计波参数和最大载荷结果可知,在波浪载荷计算上,确定性方法偏于保守,而随机性方法由于考虑了海浪的随机性和不规则性更加科学合理。计算结果可为同类船体波浪载荷计算提供参考。     

船舶结构冰载荷的监测识别方法及时空特性分析

冰载荷是主导极地船舶结构抗冰设计的环境载荷,对冰激应变的实船测量是获取冰载荷的重要途径。在我国北极科考期间,对“雪龙2”号极地考察船开展了冰载荷现场监测。论文基于对正应变测点布放位置敏感性的分析,合理制定光纤光栅传感器的安装方案,采用影响系数矩阵法对冰载荷进行识别。在此基础上,针对平整冰区冲撞式破冰工况下冰载荷的整体和局部时空分布特性开展研究。结果表明：肋骨腹板上靠近且垂直于外板的挤压正应变比平行于外板的弯曲正应变更适合于作为冰激应变的观测量;海冰沿船体表面擦碰及受船体下压作用而发生弯曲破坏,冰载荷在船体首肩部呈现自水线下潜至船底的整体空间移动特性;高压力区形状和面积变化不明显、组成部分缺失以及主次压力区转换等瞬时演变形式分别是海冰纯挤压、剥落和非同时挤压等局部破坏模式的外在表现。结果可为船舶结构冰载荷的监测识别技术与时空分布特性研究提供参考。     

基于动态面控制方法的船舶动力定位控制

随着经济全球化的发展,人们对海洋资源的开采和利用逐年加深,在开采过程中需要在船舶上进行数据采集,保证船舶的稳定性对研究海洋资源具有深远的意义。本文通过引入动态面控制算法,利用动态面控制技术为动力定位船舶设计控制系统,每一步使用一阶积分滤波器来评估虚拟控制输入的导数,仿真结果显示与传统的backstepping方法相比减低了计算的复杂度,增强了鲁棒性。     

动网格技术中局部重构方法的改进研究

Delaunay三角化方法是生成非结构网格常用的方法之一,其生成效率比阵面推进法高,但布点能力较弱.在解决大位移运动时常用方法是网格局部重构,但网格重构会增加计算工作量.文中针对局部重构方法中的窗口边界确定方法进行研究,提出了一种改进方法,不仅可以提高Delaunay三角化方法的布点能力,而且省去了繁琐的窗口边界提取步骤,提高了运动网格计算速度和网格质量;利用无量纲半径作为程序全局变量,在保证网格质量的前提下,提高了运动网格的智能性,减少了人工干预.     

基于SPH方法的M型快艇入水载荷仿真分析

[目的]为研究M型快艇典型截面结构入水过程中受到的水动力载荷,[方法]基于光滑粒子动力学(SPH)液-气两相流算法,模拟平板和弓形模型的入水过程,以验证所用算法的精确性。在此基础上,模拟M型快艇典型截面结构的入水过程,并与相关文献的试验结果进行比较。[结果]结果显示:两种结构入水过程的仿真结果与试验结果吻合较好。M型快艇入水过程中存在二次砰击现象,即在主船体斜升角较大时会导致第1次砰击载荷较小,若斜升角过大时第2次砰击过程中结构则受到的砰击载荷会显着增加。[结论]研究结果表明,SPH两相流算法可以很好地模拟M型快艇入水过程,斜升角的设计大小应适当。     

基于波浪载荷直接计算的三体船总纵强度评估研究

采用基于自由面格林函数法的三维线性势流理论求解三体船辐射和绕射的水动力问题,得到各重现周期和概率水平下的垂向弯矩和垂向剪力的长期预报极值,分析其统计特性和分布规律,并与规范计算值进行比较,在此基础上运用簿壁梁理论进行总纵强度评估,为三体船的载荷预报和结构分析提供参考。     

基于多源信息聚融的港域航道智能监测系统

为通过对航道工程、数据挖掘、时空推理与航海新技术的深入研究,提出了基于时间序列的水文信息分析模型和基于神经网络的气象信息预测模型,实现了航道水文、气象信息预警功能,为管理者决策提供了数据支持。     

水流作用下的渔网水动力数值方法研究

为了研究渔网在水流作用下的受力及变形情况,文章基于ABAQUS二次开发技术,结合网平面经验公式,编写了水动力计算模型。根据网衣的密实度、雷诺数和网平面与流速的夹角与水动力系数的关系式,计算出每个网目的水动力系数,再施加在网衣的每个网目上,最终计算出整个网衣的水动力和变形情况。同时在该方法中也考虑了流速衰减的问题。通过此方法验证了网箱在不同网格数和沉子质量时水动力和网箱体积计算结果的准确性,未来可以应用该方法计算网箱在水流下的水动力。     

基于梯度法的微粒群优化算法在船舶电力系统的应用

随着电力技术的不断发展,舰船电力设备的数量和质量不断提高,不仅提高了舰船航行的安全性,还促进了舰船作业的效率,提高了船舶工业的生产水平。船舶综合电力系统包括发电机、变电站、输电线路、终端负载等,具有拓扑结构复杂、工作条件恶劣等特点。因此,提高舰船电力系统的安全性、可靠性,改善电力系统的使用质量具有重要的意义。本文充分结合基于梯度法的微粒群优化算法,对舰船电力系统的稳定性理论、故障恢复等问题进行优化和改善。     

基于重叠网格的船舶运动计算方法研究

文章应用重叠网格技术和单相Level-set捕捉自由面方法,结合数值造波技术和六自由度运动方程,形成了基于RANS方程的船舶运动响应数值计算方法,并在中国船舶科学研究中心自主研发的船舶专用粘流计算软件OShip上实现。应用该方法计算了DTMB5512船模在迎浪规则波中的运动响应,并通过对计算得到的船模运动时历曲线进行傅里叶变换,提取其运动的幅值和相位,得到了不同航速下船模垂荡和纵摇运动的频响曲线,所得结果与试验结果吻合较好。     

基于分离度梯度的步长自适应自然梯度算法

首先定义了描述信号分离状态的分离度,并利用分离度作为参数来控制自然梯度算法中的步长因子,从而首次提出了一种基于分离状态的步长自适应自然梯度盲源分离算法。由于该算法步长是基于分离度的,其学习速率由信号的分离程度自适应地选取,因而能很好地解决收敛速度和稳态误差之间的矛盾。计算机仿真结果与理论分析相一致,证实了该算法明显优于其他固定步长或变步长的自然梯度算法。