随机有限元法在隧道结构可靠性分析中的应用

利用基于神经网络的随机有限元方法对某高速公路隧道衬砌结构可靠性进行分析,总结了衬砌结构可靠度指标的分布规律,得出了衬砌结构容易发生破坏的部位和条件。按照抗压条件计算,最大可靠度位于隧道的顶部,最小可靠度位于隧道的侧壁,说明衬砌结构侧部受压破坏的可能性较大;按照衬砌结构的抗裂条件计算,最大可靠度位于隧道两侧,隧道顶部的可靠度较小,说明隧道从项部开裂的可能性比侧壁大。     

解析法分析铁路环境振动的列车随机激振荷载

将虚拟激励法和车辆-有砟（无砟）轨道-路基-地基耦合系统垂向振动解析模型有效结合起来,由轨道不平顺功率谱直接得到准确的列车随机激振荷载功率谱,然后采用频率采样三角级数法反演出列车随机激振荷载时程。为铁路环境振动中列车随机激振荷载的计算提供了一简便有效的方法。算例比较了有砟轨道和无砟轨道两种情况下CRH3高速列车运行引起的列车随机激振荷载功率谱密度与时程曲线。     

考虑荷载作用下抗力时变特性的沿海钢筋混凝土结构可靠度分析

针对海洋环境下钢筋混凝土结构破坏影响因素复杂的特点,建立了荷载作用下的氯离子侵蚀模型和钢筋锈蚀率模型;将钢筋混凝土构件的抗力和作用荷载均视为随机过程,并离散为设计基准期内服从某种分布的随机变量,通过改进的一次二阶矩法计算结构的可靠度指标,建立了荷载作用下考虑构件抗力时变特性的海洋环境下钢筋混凝土结构可靠度分析方法。通过高桩码头的算例说明了该方法的可行性,研究了荷载作用对结构耐久性和承载力寿命的影响。     

基于随机共振技术的微弱信号检测方法

介绍了利用随机共振原理检测微弱周期信号的基本原理,提出了一种强环境噪声背景下微弱信号检测方法,此方法通过自适应调节系统参数,使系统进入随机共振状态,从而接收到的信号经随机共振器输出后信噪比大大增加,构建了基于LabVIEW FPGA的检测系统.仿真结果数据显示,该方法在低信噪比下具有很好的检测性能.     

一种舰船辐射噪声线谱检测新方法

舰船辐射噪声的线谱成分包含许多舰船的特征信息,在低信噪比的情况下,实现线谱的有效检测对舰船的分类与识别有着重大意义。以绝热近似小参数理论为依据,提出一种基于自相关和随机共振理论相结合的舰船辐射噪声线谱检测方法。该方法通过对微弱信号自相关处理完成初步消噪,并将处理后数据输入到随机共振系统中进行线谱检测。仿真实验中,将本方法通过尺度变换运用于舰船辐射噪声线谱检测中,仿真结果验证该方法的有效性。     

重庆市主城区交通方式结构演变与预测分析

交通方式结构演变主要受到各种宏观与微观因素的综合影响。本文以重庆市主城区为例,总结了过去五年的步行、小汽车、地面公交、轨道交通、出租车等五种交通方式结构演变规律,并从供给侧和需求侧出发,揭示了影响交通方式结构演变的各种因素,实现了对出行者交通方式决策过程的刻画。同时,以平均增长率法和随机效用最大化模型为基础,综合考虑重庆市主城区的社会经济发展水平、小汽车和出租车的发展规模、地面公交和轨道交通的服务水平,对2025年、2035年的五种交通方式的出行量和分担率进行了预测。预测结果表明,随着机动化出行比例的不断升高,轨道交通的骨干作用将日益显现,地面公交的保障作用也得到增强,预计2035年,轨道交通和地面公交在重庆市主城区居民出行交通结构中的比例将分别达到24.41%、18.72%,成为最主要的机动化出行方式。     

停车许可证的动态最优供给策略

考虑可预约和不可预约公共停车设施共存情况,制定停车许可证动态最优供给策略.构建随机最优控制模型以实现系统总时间损失期望值最小化,利用动态规划原理推导出最优性条件,即哈密尔顿-雅克比-贝尔曼方程,采用一种预设最优值函数方法得到动态最优供给策略的解析解.结果表明：动态最优供给策略为一个反馈控制,即车辆排队时间的函数;依据排队时间是否存在,动态最优供给策略分为两种情况.以北京市国贸地区为例进行蒙特卡洛实验可知：相较停车许可证完全供给策略,动态最优供给策略可节约时间0.45~1.94 min/veh;随着停车许可证用户行为不确定性增加,动态最优供给策略节约时间的平均值上升,变异系数下降.     

出口箱随机入港下的集装箱码头泊位调度

针对港口竞争环境下产生的出口箱随机入港分散堆放策略,综合考虑出口箱堆场堆存位置分布以及泊位分配与集卡路径之间的相互影响,提出了出口箱随机入港下的集装箱码头泊位调度问题,并以船舶停靠泊位为决策变量,以所有集卡行驶总路径最短为目标函数,建立了泊位调度优化模型。采用基于遗传算法的启发式算法,对遗传算子进行了改进设计。最后,应用算例对模型和算法进行仿真实验,并将优化后结果与传统的先到先服务泊位调度模式进行比较分析。结果表明:以集卡行驶总路径为考量的泊位调度优化可使集卡行驶总路径缩短11.51%,可明显降低港口的运营成本,同时获得合理的泊位分配计划,模型和算法可行有效。      

大跨度斜拉桥多维多点随机地震激励响应分析

为研究大跨度斜拉桥地震激励下的平稳随机响应规律,以某大跨度斜拉桥为例,用ANSYS软件建立了三维有限元分析模型.考虑地震动的多维性、行波效应、部分相干效应及局部场地效应对主梁及主塔位移和内力随机响应的影响,用该模型分析了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的响应.研究结果表明:相对于一致激励,大跨度斜拉桥在多维多点激励下的结构响应显著增大,主梁的纵向位移增大了约2.3倍,①号塔顶的纵向位移和塔底横向弯矩分别增大了约2.2和2.3倍;仅考虑一致地震激励不能保证大跨度斜拉桥的结构安全;考虑行波效应时斜拉桥的地震响应减小,相干效应较小可忽略,软场地条件下结构的地震响应更大.      

基于免疫优化的单目标多模态期望值规划

为了求解未知随机变量分布下单目标多模态期望值规划,通过引入检测候选解是否为局部最优解的随机函数,将该期望值规划问题转化为多目标期望值规划问题,并进一步探寻问题的转化关系,获得在一定条件下有效解是最优解的结论;根据样本平均近似化思想,将多目标规划转化为非恒定样本采样的近似化模型,并基于克隆选择和免疫记忆的机理,通过设计递归非支配分层、样本自适应采样和自适应繁殖与变异方案,引导进化种群往优质个体所在区域转移,提出了求解该近似化模型的免疫优化算法.仿真结果表明:与参与比较的多目标优化算法相比,该算法搜索多个最优解方面有明显优势,搜索效果稳定,噪声抑制能力强;求解低、高维标准测试问题获得最优解的数量分别平均提高了20%和70%.