机器主动学习技术在船舶和海工结构非线性水动力响应长期预报中的应用研究

提出一种对船舶和海工结构非线性水动力响应进行长期预报的新方法，利用高斯过程回归（GPR）和贯序取样技术，建立机器主动学习模型，实现对非线性长期极值响应贡献度最大的少数海况的贯序识别，以及对GPR模型训练集的持续更新。通过对GPR模型的迭代训练，使长期极值响应的预测值快速向真实值收敛，避免在整个海况域内进行非线性时域水动力计算。采用所研发的机器学习模型，对两型大型集装箱船的非线性水动力长期响应极值进行预报，以验证模型的高效性和准确性；并通过敏感性分析，对初始训练集数据的选择给出建议。模型对非线性问题具有广泛适用性，可以在适应性改造的基础上解决船舶及海工结构其它非线性响应的预报问题。     

波浪驱动下系泊箱式浮体运动响应及系泊力的影响因素分析

针对系泊浮体缆索系泊力求解精度稍显不足的现状，建立一个由光滑粒子流体动力学（SPH）方法耦合MoorDyn动态系泊缆索模型求解系泊浮体运动响应及系泊力的数值模型。通过与实验数据的对比，验证了所建立的耦合求解数值模型对于研究系泊箱式浮体的运动响应及系泊力问题具有较好的适用性和较高的精度。在此基础上，系统探讨科勒根-卡彭特数（KC数）、波陡δ等波浪参数对单个系泊箱式浮体运动响应及系泊力的影响规律。再以单个系泊箱式工况作为参照，详细探讨浮体之间间距d’对于上游及下游系泊箱式浮体的运动响应及系泊力的影响规律。     

武汉地铁7号线行车荷载下越江公铁两用隧道结构动力响应分析

以武汉地铁7号线越江公铁两用隧道为研究对象，建立了考虑地铁行车荷载的越江隧道(含钢轨、轨枕、管片及周边岩土体等)离散元模型。在该隧道某截面上选取14个测点，分析了地铁行车荷载下该截面各层混凝土板的局部动力响应及管片动力响应。结果表明：管片结构及各混凝土板对称点处的颗粒振动加速度呈对称分布；随着地铁行车荷载的施加，排烟道两侧与管片连接处、公路路面板中心区域的剪应力逐渐增大，易出现裂隙破坏；地铁行车荷载引起的振动波在管片内的传递以横向振动波和竖向振动波为主；地铁列车开始通过隧道截面时对隧道管片的影响最大。     

土岩交错地层隧道爆破施工的振动响应及空洞效应分析

以汕湛高速揭博段水墩隧道为工程背景,运用数值模拟计算的方法,建立上软下硬地层下爆破振动的有限元计算模型,对爆破荷载作用下上部初期支护和围岩的振动响应及空洞效应进行研究。结果表明： 1）掌子面下部基岩爆破施工的振动荷载主要通过支护结构传递给拱顶围岩,而掌子面上部前方围岩（未成洞区）和后方围岩（成洞区）振动分布并不对称,其中成洞区围岩的振动速度和振动范围远大于未成洞区,说明上软下硬地层隧道爆破振动存在空洞效应; 2）成洞区单向约束是造成振动加剧的根本原因,围岩振动的纵向最不利位置为掌子面后方约2 m处,径向为软硬交界结构面与隧道外轮廓的切点处; 3）振动方向以径向为主,即拱顶围岩振动以竖向振动为主,初期支护拱脚以水平振动为主; 4）距离掌子面1倍(洞径)范围的拱顶围岩及初期支护拱脚是控制爆破振动的关键部位。     

电控单体泵供油过程联合仿真研究

在Ansys Workbench平台上使用电磁-机-液三维联合仿真的方法,开展了单体泵燃油系统压缩供油过程仿真研究,分析了电磁系统、机械系统以及液力系统之间的关系。使用Maxwell和Fluent模块建立了电磁控制阀模型以及三维流场模型,利用UDF编程来实现不同模块间数据的传输,得到了阀芯动态响应特性以及流场特征参数随阀口开度的变化规律。     

基于响应面法的内燃机曲轴优化

针对内燃机曲轴的结构强度问题,以内燃机实际运行工况下整体曲轴有限元仿真为基础,通过中心组合试验方法进行采样,运用最小二乘法、显著性分析和拟合精度检测,构建并修正了曲轴结构强度计算的响应面模型,选择关键几何结构参数为设计变量,采用模拟退火与直接搜索相结合的协同优化方法对响应面模型进行优化。对某内燃机曲轴的优化算例表明,该优化方法能大大提高曲轴设计的优化效率,具有较高的精度。     

冲击荷载作用下不设搭板路桥过渡段的动力响应分析

针对桥头跳车引起的冲击荷载问题,运用有限元软件,对不设搭板的路桥过渡段在冲击荷载作用下动力响应进行分析,得到不同台阶高度、车速及轴重作用下不设搭板路桥过渡段的路表弯沉、基层底拉应力以及路基顶面压应变等力学响应值。结果表明:冲击荷载作用下路表弯沉、基层底拉应力及路基顶面压应变等指标均大于静载作用下的力学响应值,路面结构设计时,应在静载作用下路面力学响应值的基础上乘以相应的动载系数。     

破损船舶的应急响应方法研究

船舶破损进水后的浮态与稳性发生变化,船舶在波浪中的运动响应及船体梁载荷也将随之改变,通过采取应急响应措施,可以有效改善其航行状况.以某一典型破损工况为例,计算了船舶破损后的浮态、稳性、运动响应及载荷,并与破损前进行了对比.结果显示:船舶破损后,横倾变大,横摇运动明显增加,扭矩与水平剪力增幅较大,水平弯矩与垂向剪力也有所增加.针对船舶的破损工况,提出了5种应急响应方案,对比这5种方案下的船舶状态,发现在左舷底边1号～5号压载舱各加入95％的压载水方案最优.     

基于响应面法及有限元模拟的小半径弯管成形优化

结合响应面法分析与有限元模拟,研究多因子作用、多指标限制下的弯管成形,为船用弯管生产的模具配置提供技术支撑。针对某尺度的小半径弯管,基于四个设计因子,考察起皱率、减薄率及扁平度三个成形指标。利用"中心复合设计"制定试验方案,共进行25次有限元试验;得到指标响应模型,给出因子影响规律及推荐取值;获得主要限制指标及同时满足三重指标的合格区域;验证某优化点,成形指标均满足要求,且与响应面预测值吻合较好。