Sensitivity of the wheel–rail contact interactions and Dang Van Fatigue Index in the rail with respect to irregularities of the track geometry

This paper investigates the effects of the track geometry irregularities on the wheel–rail dynamic interactions and the rail fatigue initiation through the application of the Dang Van criterion, that supposes an elastic shakedown of the structure. The irregularities are modelled, using experimental data, as a stochastic field which is representative of the considered railway network. The tracks thus generated are introduced as the input of a railway dynamics software to characterise the stochastic contact patch and the parameters on which it depends: contact forces and wheelset–rail relative position. A variance-based global sensitivity analysis is performed on quantities of interest representative of the dynamic behaviour of the system, with respect to the stochastic geometry irregularities and for different curve radius classes and operating conditions. The estimation of the internal stresses and the fatigue index being more time-consuming than the dynamical simulations, the sensitivity analysis is performed through a metamodel, whose input parameters are the wheel–rail relative position and velocity. The coefficient of variation of the number of fatigue cycles, when the simulations are performed with random geometry irregularities, varies between 0.13 and 0.28. In a large radius curve, the most influent irregularity is the horizontal curvature, while, in a tight curve, the gauge becomes more important.     

并行扩展卡尔曼滤波的船舶模型参数辨识研究

随着人类对海洋的开发,对船舶数学模型的要求越来越高。为确定船舶运动模型的未知参数,首先针对船舶特点建立相应的数学模型,并提出一种并行扩展卡尔曼滤波算法,该方法通过一种并行计算使辨识效率更高,之后设计辨识实验,将得到的辨识结果进行仿真,并且与传统扩展卡尔曼辨识的结果进行对比,仿真结果表明改进的算法优于扩展卡尔曼滤波。     

沉船油舱含水油料蒸汽加热参数优化

本文采用蒸汽加热方式,降低沉船油舱重质燃油与原油的粘度,以便于顺利抽油。利用数值模拟的方法,分析了在相同的蒸汽加热功率,不同体积的重质燃油与原油,在温升达到可泵送温度的的条件下,其温度场的变化情况与所需的加热时间。     

DOE技术在起重臂优化设计中的应用

为提高某船用起重机起重臂结构刚度,减小其最大应力以及结构质量,首先对各变量进行灵敏度计算,去除对目标函数不灵敏的设计变量,以提高后续计算效率。基于DOE试验设计理论及有限元法构建优化问题的近似模型,借助拉丁采样对该近似模型拟合精度进行检验。基于遗传优化算法(GA)对该近似模型进行优化。优化结果表明:刚度提高9.4%,最大应力值减小21.4%,结构质量减轻9.3%。     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

六塔斜拉桥主梁制造阶段参数敏感性研究

为揭示大跨度多塔斜拉桥主梁制造参数对其结构力学行为的影响,并确定主梁关键敏感性参数对主梁成桥线形和拉索索力的影响情况。以嘉绍跨江大桥为研究对象,基于几何控制法的基本原理,建立考虑几何非线性效应的施工全过程有限元模型,根据主梁关键制造参数的误差统计结果,对比分析主梁制造参数变化对多塔斜拉桥力学行为的影响。结果表明:主梁自重和梁长参数变化时,对主梁成桥线形和拉索索力具有较大影响;主梁夹角参数变化时,对主梁成桥线形和拉索索力影响较小,但对主梁和索塔内力影响较大;在多塔斜拉桥中,当其中某塔主梁关键参数发生变化时,不仅对该塔的结构力学行为产生影响,而且对相邻各塔的结构力学行为均有一定程度的影响。     

基于极限平衡理论的滑坡抗剪强度参数反演数据表法研究

滑裂面抗剪强度参数c和φ值的合理选取,是滑坡安全评价和防治工程设计的关键。传统的确定性滑坡参数反演方法未能考虑岩土参数随机性和不确定性的影响,基于极限平衡理论和可靠度理论,将数据表法和传递系数法相结合,提出了一种简单实用的滑坡强度参数反演方法;该法只需一个平衡方程获得优化的抗剪强度参数反演值,可解决单一滑面强度参数的反演问题;以鲜家沟滑坡为分析模型,开展了滑裂面抗剪强度参数反演实例分析。研究结果表明,反演结果与勘测试验值符合较好,证明了方法的有效性。     

利用遗传算法识别汽车轮胎魔术公式参数

汽车轮胎动力学模型的准确度对汽车运动仿真的精度影响很大。汽车轮胎魔术公式是一种精度较高的轮胎模型。利用遗传算法的非线性优化特点,对汽车轮胎纯滑移魔术公式参数进行识别,并讨论算法参数对参数识别的影响。识别结果,纵向力和侧向力的相对残差在5%左右,回正力矩的相对残差在10%左右。     

软岩隧道Ⅳ～Ⅵ级围岩相似材料正交试验研究

基于正交试验设计方法,将铁路隧道规范中围岩的重度、黏聚力和内摩擦角作为相似材料研究的目标参数,用黄土、石英砂、水泥、石膏和自来水为组料,较好地模拟了Ⅳ级、Ⅴ级和Ⅵ级围岩.此种相似材料具有容重低、性能稳定、易于购买、价格便宜和无毒等特点,是一种比较理想的地质力学模型相似材料.并通过试验确定了相似材料物理参数的主要影响因素并进行了敏感性分析,最终确定了不同级别围岩材料的合理配比.为软岩地区,特别是黄土地区的隧道工程中实验室模型试验研究奠定了基础.     

交叉口定周期信号控制多目标优化方法

为了克服以往采用加权组合方法将多目标优化模型转为单目标优化模型进行求解的弊端,以非饱和交叉口为研究对象建立了定周期信号控制参数的多目标优化模型,并以非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA II)为基础建立了直接求解单个交叉口交通信号多目标控制模型的相容优化方法。最后通过实例分析了延误、停车率、排队长度等常用交通信号控制目标的有效性和对控制参数的敏感性。研究结果表明:与单目标优化方法相比,多目标相容优化方法更能减少车辆在交叉口上的停车延误和排队长度;与加权组合方法相比,多目标相容优化方法能获得更优的综合交通效益。