海上舰船横摇运动数学建模

为了研究船舶结构横摇动力学特性,提高船舶航行安全性,本文采用多体动力学方法,建立船舶横摇动力学模型,并给出船舶航行载荷的积分变换方法。通过采用Matlab软件编程计算,得到船身横摇动力学响应。同时计算结果与实际情况吻合较好,可为船舶结构设计提供参考。     

磁浮列车随机稳定性及首次穿越问题研究

磁浮列车的失稳常受导轨随机不平顺、气动荷载、磁浮架质量、磁浮车质量等激励的影响.为了高效获取磁浮列车临界失稳的解析表达式和首次穿越时间,建立参激和外激作用下磁浮车-架两自由度系统简化力学模型,在哈密顿理论和有限差分法框架下进行磁浮列车系统左边临界特征值和首次穿越分析,提出系统的稳定区域和首次穿越时间的概念.研究结果表明,当考虑导轨随机不平顺和气动荷载时,外激功率谱与磁浮列车的失稳密切相关.系统只要考虑外激功率谱,平凡解概率不稳定;不考虑外激励功率谱,存在参数激励强度,系统则存在临界稳定域.在一定的参数组合之下,系统的左边临界特征值为1,超过则失稳.左边临界特征值相对应的控制、阻尼、质量、参激等参数组合区域为稳定域.悬挂线性阻尼、等效磁动阻尼越大,越有益于稳定;磁浮架质量、磁浮车质量及激励强度减小,方益于稳定.该结果对磁浮列车设计中如何避免在参数匹配不合理时产生振幅过大现象以及避免外激功率谱过大使得进入首次穿越失效时间过短有实际意义.     

铁路车流改编方案随机优化模型及其算法

以同一支车流不可拆散、编组去向容量、车站最大编组去向数量、车站改编能力作为约束条件,以车流走行和改编总成本最小作为目标函数,构建车流改编方案优化模型;在此基础上考虑日均车流量的波动,构造车流改编方案随机优化模型;设计基于随机模拟的混合模拟退火算法;以具有10个节点的网络为例进行验证计算.结果说明:随机优化模型可以获得鲁棒性较强的车流改编方案,该方案虽然不能保证在所有情景下都为最优,但是在绝大多数情景下都是"较优"解.此外,车流改编方案的总成本在车流量随机波动的情况下变化相对平稳,在可容忍的范围之内.可见采用给出的随机优化模型获得的车流改编方案具有更高的可靠性,对车流量变化的敏感度更低.     

实测随机行车荷载下结构动力响应在桥梁评定中的应用研究

分析通行桥梁的随机行车车辆荷载特性,研究连续梁桥在随机行车荷载下桥梁动力响应,即振动加速度时程、振动位移时程、应变时程等及其最值与振动幅值。分析动力测点的布置方法以及相应仪器设备的选用。将桥梁动力测试结果用于桥梁性能评定,根据实测动力响应的各类量值来分析桥梁结构的动力受力性能。在性能评定中采用假设检验理论,根据相距一段时间前后2次的测试结果的对比分析用于评判桥梁结构是否发生损伤以及损伤的程度。并以广东佛开高速九江大桥为工程背景,介绍该桥在与之十分邻近且有临时构件连接的国道325九江大桥被船撞垮塌前后的2次动力测试结果,以及动力测试结果在桥梁评定中的具体应用。     

高安全系统的可靠性设计

从可靠性工程理论的角度,对信号控制系统可靠性设计中遇到的一些问题进行了分析,并结合作者多年负责组织和领导设计团队从事信号控制系统研发设计的实践,阐述了可靠性设计的若干关键技术。     

基于随机响应面法和Sarma法的边坡可靠度分析

研究目的:提出基于线性无关原则概率配点法的随机响应面法,并采用于C#语言的计算程序WHUSRSM.将随机响应面法和边坡稳定分析的Sarma法相结合,能够有效地分析极限状态方程为隐式的边坡稳定可靠度问题.研究结论:本文采用公路边坡工程算例证明了随机响应面法的有效性,并与传统响应面法及蒙特卡罗模拟方法的计算结果进行了比较.结果表明,随机响应面法的计算精度和计算效率均优于传统响应面法,且计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法.基于线性无关原则的概率配点法求解Hermite多项式展开的待定系数时,不仅可以消除系数矩阵的奇异性问题,而且大大地提高了计算效率;潜在滑体的可靠指标随着黏聚力和内摩擦角间负相关性增加而增大,不考虑这种负相关性得出的结果偏于保守.     

基于非线性破坏准则的挡土墙被动土压力上限分析

传统的挡土墙土压力计算基于Mohr-Coulomb线性破坏准则,但大量试验数据表明,土体破坏时最大主应力和最小主应力的关系是非线性的。为此,基于Mohr-Coulomb非线性破坏准则,将挡土墙后填土划分为多个刚性滑块组成的破坏机构,根据极限分析中的上限理论建立容许的速度场。根据岩土实际应力情况,不同边界采用不同的切线强度计算参数,提出一种"多切线法",推导得出挡土墙被动土压力的解析表达式,通过大型数学规划理论优化得到最优上限解。计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人成果一致;非线性参数m、超载q、初始黏结力C0对被动土压力有重要影响;与单切线法相比,采用多切线法理论上更加严密,计算结果更接近真实值,具有较高的实用价值。     

不确定条件下分组列车在编成站的集结参数研究

分组列车与单组列车是我国铁路车流组织的两种形式,对其编组方案综合优化需要的集结参数研究具有理论和现实意义.车组重量不固定的分组列车在编成站的集结消耗与单组列车相同,而车组重量固定的分组列车的集结消耗包含固有和附加两类.根据集结的动态特性和车组到达的不确定性,将到达车组的车辆数和到达间隔时间都视为随机变量,在合理假定其分...     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率分析

CTCS-3级列车运行控制系统利用GSM-R网络进行车地间连续、双向的安全信息传输。而GSM-R系统采用硬切换技术,切换时必然会产生短暂的通信中断,这就会影响列车控制类数据传输业务。为保证安全数据传输的可靠性,迫切要求更短的切换时间和更高的切换成功率。对此,建立GSM-R系统越区切换的随机Petri网模型,分析影响越区切换成功率的因素,并利用MATLAB仿真得到列车运行速度、越区切换中断时间以及列车追踪间隔与越区切换成功率的关系;最后说明列车在350 km/h和430 km/h速度下运行时,越区切换成功率是否满足CTCS-3级系统需求标准要求。