基于破片随机分布的夹层板受爆响应数值研究

为研究空爆载荷下冲击波与随机分布破片联合作用下夹层板毁伤特性问题,基于模拟的随机破片场实现了冲击波与破片联合作用下的夹层板结构响应分析。使用LS-DYNA有限元软件,以折叠式金属夹层板为研究对象,根据炸药药量及外壳厚度生成面积分布满足概率函数要求的破片场,在验证仿真方法有效性的前提下,开展系列仿真分析金属夹层板结构损伤情况。结果表明,在同密集度不同分布随机破片工况下,夹层板损伤模式相近。不同密集度情况下,随着破片密集度的上升,夹层板整体破口面积减小,吸能效果下降。该研究成果对船舶结构抗爆设计及相关规范的制定具有参考意义。

生物氧化预处理过程pH值随机分布控制方法研究

生物氧化预处理过程中氧化槽pH值是影响细菌活性的关键因素之一,而pH值输出形态分布不符合高斯分布,使传统的均值和方差难以描述输出pH值分布,本文提出一种对矿浆输出pH的概率密度函数(PDF)统计信息控制方法。首先,采用B样条逼近矿浆输出pH值的PDF统计信息;其次,针对权值向量之间的关系,利用动态神经网络(DNN)建立控制输入和权值向量之间的非线性动态模型,基于建立pH的PDF统计信息权值模型,设计滑模变结构控制器,通过构造Lyapunov函数进行稳定性分析;最后,实现输出PDF统计信息对目标PDF统计信息的跟踪。仿真结果验证了所提方法的有效性,为生物氧化预处理过程提供了新方法。

基于ILO的时滞随机分布系统故障诊断与容错控制

文中针对时滞随机分布系统,基于迭代学习观测器(ILO)设计了故障诊断和容错控制的算法。首先,采用线性B样条去逼近输出概率密度函数(PDF),使原来的随机分布系统转换为权向量动态系统。其次,针对故障系统,利用前一时刻的故障估计值和残差设计ILO,并且基于Lyapunov稳定性理论对ILO误差系统的稳定性进行分析,从而保障故障的准确估计。再次,构建包含系统状态和PDF权值的增广系统,根据故障估计信息,通过比例积分(PI)控制使得输出PDF仍可以跟踪给定的分布,从而实现容错控制的目标。最后,通过Simulink仿真验证了文中方法的有效性。

复合材料小尺寸不规则孔隙随机分布算法

以碳纤维/环氧树脂复合材料中的孔隙为研究对象,建立一种可以生成小尺寸不规则孔隙的随机分布算法。首先利用Matlab软件对复合材料的微观形貌图像进行处理,以获取小尺寸不规则孔隙的尺寸分布统计数据。然后以该统计数据为依据,采用改进的邻点融合法,通过C++编程建立小尺寸不规则孔隙随机分布算法。最后将孔隙微观形貌图和随机分布算法生成的孔隙分布图进行对比分析,结果表明本文算法生成的孔隙与实际孔隙的形状和分布基本相同,证明了小尺寸不规则孔隙随机分布算法的有效性和合理性。

基于参数随机分布特性的多质点重载列车安全制动模型研究

列车虚拟联挂技术能够大幅提升线路运输能力,是轨道交通新兴技术的研究热点,其采用动态追踪技术构建新的安全制动模型,但已有研究只考虑了紧急制动、最短追踪距离等边界问题,无法适应重载列车领域,也未解决重载列车线路复杂、空气制动离散性强等问题。针对上述问题,文章提出一种基于参数随机分布特性的多质点重载列车安全制动模型。文章首先基于列车虚拟联挂系统的拓扑结构进行列车多质点动力学分析,建立车钩缓冲器模型,参照CBTC(基于通信的列车控制系统)安全模型,设计出重载列车的安全制动模型;然后,对该模型进行仿真分析,从纵向动力学平稳性角度评估跟随车采用不同导向安全措施的技术指标,并分析典型参数在随机变化时安全制动距离的分布函数特性;最后,进行列车运动学仿真试验。验证结果表明,所提模型在提升列车运行的安全置信度约为1时,能够大大缩短列车间的追踪距离(1.4km以下),提升了列车的运输效率及安全性。

基于神经PID控制的随机分布系统的研究

针对随机分布系统控制及干扰抑制问题,提出一种基于神经PID控制算法。利用神经网络的自适应和自学习能力在线调整链接权值,实现PID控制器三个参数的整定;同时,在建立状态反馈系统基础上,通过线性矩阵不等式(LMI)给出控制器的设计方法,并引入H∞范数,以提高系统的抗干扰能力,实现系统输出概率密度函数(PDF)追踪目标概率密度函数的控制。计算机仿真结果表明,该算法可实现系统输出概率密度函数追踪目标概率密度函数,抑制追踪控制中的干扰,并确保系统具有满意的鲁棒性和稳定性。

空域电磁场快速重构的随机分布优化方法

针对压缩空间维度算法后空域电磁场重构存在冗余计算导致效率较低,且缺少合理模型支撑积分运算,提出一种高斯-双指数混合分布函数拟合频域电磁信号包络的新方法.通过确定混合分布的关键系数与主要空间变量的映射关系,快速建立针对特定空间的混合分布函数.以函数模式代替信号包络,用随机分布方法指导自适应采样点的排列.通过与多种积分方法的比较,从采样点数和不同空间变量等多个维度,验证了所提方法具有更高的准确性和有效性.此方法在频域电磁信号积分的运算中都具有运用条件,对提高3D实时仿真、建立高速反演算法都有应用前景.

考虑电阻随机分布的坝体渗漏识别规律数值模拟研究

大坝内部渗漏缺陷会影响大坝的使用安全,目前检测大坝渗漏缺陷的主要方法之一是高密度电法,然而已有研究未考虑电阻随机分布下的坝体渗漏识别。为此,通过生成随机电阻的模型作为初始数据背景,假设渗漏处缺陷,采用温纳、偶极装置,利用res2Dmod、res2Dinv软件对模型进行正演和反演,分别通过以下两种方法进行识别:①对反演结果图进行单独识别,根据电阻率异常确定大坝内隐患部位;②将反演结果图对照初始数据背景反演图初步识别再利用两者电阻差进行二次甄别确定隐患位置。仿真结果表明,电阻随机分布情况下,未采取初始数据背景对照做差的渗漏识别误差大、干扰多,采取初始数据背景对照做差的渗漏识别结果准确、清晰。

非高斯随机分布系统控制研究综述

本文从系统概述、静态模型、动态模型、控制算法、总结等方面详细的介绍了随机分布系统理论的产生、发展、以及应用领域,把握系统发展方向以及未来研究的领域;在分析学术前沿的基础上,明确系统的建模和控制算法是系统研究的核心问题。

农田土壤表面干缩裂缝的随机分布统计特征

该文对不同耕地类型土壤表面干缩裂缝的发展规律进行了室内试验研究,通过计算机图像处理,研究裂缝形态的统计规律。结果表明:裂缝面积密度和长度密度都是随着含水率的减少而增大,达到最大值后保持稳定。水田和旱田试样的连通性指数随着含水率的减小而增大,分别在质量含水率为20%和12%左右达到最大值并且稳定,最大值分别为0.935和0.598,反映了不同耕地类型下土壤干缩裂缝网络的形成过程和连通性的实际情况。裂缝面积和长度的概率密度和累积概率符合正态分布,裂缝面积和长度的概率密度实测值与概率密度函数的拟合决定系数分别大于0.94和0.91;裂缝面积和长度的累积概率实测值与分布函数的拟合决定系数分别大于0.90和0.94。可以用正态分布描述土壤表面裂缝的形态,有助于研究土壤干缩裂缝的形成机理以及不同裂缝形态对土壤优先流的影响。

随机分布裂隙煤岩体模型及其应用

煤层中随机裂隙展布模拟技术是瓦斯抽放数值模拟中的关键技术。利用Monte-Carlo模拟技术模拟实际煤岩裂隙的随机性,建立了随机分布裂隙煤岩体模型,并在Matlab平台下开发了二维随机裂隙煤岩体生成程序RFSS2D。在煤岩实测数据和统计分析的基础上,利用编制的程序不仅能生成与实际煤岩具有相同统计分布裂隙网络的虚拟煤岩体,而且能实现有限元网格自动剖分。以辽宁某瓦斯抽放试井作为数值算例,依据实测和统计数据建立了随机裂隙分布的煤岩体模型,模拟了瓦斯压和应力的演化规律,结果表明,与瓦斯抽放井连通的裂隙对瓦斯运移影响很大,与瓦斯抽放井不连通的裂隙对瓦斯运移也有影响,但影响有限。

重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究

掌握列车移动荷载作用下路基的动应力响应特性可为路基沉降预测、状态评估提供依据。建立重载铁路车辆-轨道-路基三维动力有限元模型,并在钢轨轨面引入中国三大干线不平顺轨道谱以实现轨道不平顺的模拟。通过数值计算,分析了轨道高低不平顺对路基面动应力分布的影响,统计了4种列车轴重下路基面3个位置(钢轨下方,线路中心)处的动应力峰值沿线路纵向的分布,对路基面动应力峰值的随机分布形式进行了正态性检验,对动应力峰值的最大值进行了预测。结果表明:轨道不平顺导致路基面动应力沿路基面中心不对称,路基面动应力峰值沿线路纵向服从正态分布。随着轴重的增大,动应力峰值离散程度增大,动应力峰值分布曲线变陡。动应力峰值的预测值和现场实测值相吻合,证明了有限元模型及统计分析方法的正确性。研究结果对路基动变形及累积沉降的可靠性分析提供依据。

无线传感器网络随机分布模型及覆盖控制研究

节点部署和覆盖控制是无线传感器网络中的一个基本问题,在传感器节点随机、高密度部署的环境中,通过数学模型和仿真实验证明了节点分布符合泊松分布特点,并且量化了部署节点感知半径、密度与面积覆盖率、k重覆盖的关系,以及覆盖控制模型中,在保证节点对监测区域有效覆盖前提下,近似取得需要休眠节点数量,为传感器节点在随机分布下实验和研究中关于节点部署和覆盖控制问题提供参考依据,仿真表明该数学量化模型可以有效实现最少节点最大化面积覆盖和k重网络覆盖。

随机分布贯穿裂隙岩体变形特性研究

洞室开挖后,其周边通常会产生许多随机分布的贯穿裂隙,直接影响洞室围岩稳定,研究随机分布贯穿裂隙岩体的变形及变形特性具有重要意义。基于线弹性理论和线性刚度理论计算岩石和裂隙的位移,用概率的方法建立了随机分布贯穿裂隙岩体变形的计算模型,给出了随机分布贯穿裂隙岩体的等效弹性模量和等效泊松比,研究了岩石和裂隙的材料参数和几何参数对岩体等效弹性模量和等效泊松比的影响。可得如下结论:等效弹性模量和等效泊松比随着岩石弹性模量的增大而增大;等效泊松比随着岩石泊松比的增大而增大;等效弹性模量和等效泊松比随着裂隙法向刚度的增大而增大;随着剪切刚度的增大,等效弹性模量逐渐增大,而等效泊松比则逐渐减少;随着裂隙平均间距的增大,等效弹性模量逐渐减小,等效泊松比在平均倾斜角较小时逐渐增大,在平均倾斜角较大时逐渐减小;随着裂隙平均倾斜角的增大,等效弹性模量先减小后增大,而等效泊松比先增大后减小。模型能较全面地考虑构成岩体的岩石和裂隙的材料参数与几何参数对岩体变形的影响,其结果对研究洞室围岩的变形和工程设计有一定的参考价值。

具有大量椭圆随机分布区域的数值模拟及应用

利用椭圆的参数方程,首先给出平面上的点位于椭圆内部与外部的判别条件,再把计算点到椭圆距离问题,化为一个求最值问题,使得可以用搜索法较快地得到有效的近似解,从而得到一个新的产生具有大量椭圆随机分布区域的方法,基本思想是:(1)对于模拟区域内随机生成的点,先判断该点是否在所有已生成椭圆的外部,若是,计算它与所有已生成椭圆边界的距离;(2)如果所求的距离大于或等于欲生成的椭圆的长半轴,则以该点为中心,生成一个新的椭圆。这样,不必用一个多边形覆盖来判别椭圆之间是否相交或重叠,可以使生成的椭圆与椭圆之间的距离更小一些(甚至可以是零),从而提高了模拟区域中椭圆的密度。试验表明,针对混凝土,可以在比较短的时间内,按3级配生成骨料含量可高达70%以上的模拟试件,按2级配生成骨料含量可高达60%以上的模拟试件。对所生成的混凝土试件,做了简单的加载力学实验。计算结果表明,该方法生成的模型能够满足力学分析的需要;进一步,基于椭圆随机分布区域,使用椭圆作为覆盖,建立了高含量的参数化不规则骨料模型试件。

基于非参数核密度估计法的光伏出力随机分布模型

光伏出力的随机性是影响光伏发电稳定性的重要因素。通过对国内某一光伏电站历史运行数据进行统计计算和分析,揭示气象条件差异对光伏出力水平的影响规律,并提出将数据按气象条件分类,用非参数核密度估计法建立晴天、多云、阴天、雨雪4种气象条件下光伏出力的随机分布模型。该方法对数据分布不附加任何假定,只从数据本身特征出发研究其分布特性,适合分析受气象影响显著的光伏出力分布特性。结果表明,模型所示分布特性与相应气象条件下光伏出力实际概率分布具有很好的一致性。

强随机分布裂隙介质的二维逾渗规律研究

首先以介质中裂隙的方向分布为基础,将孔隙裂隙双重介质分为弱随机分布裂隙介质、分组分布裂隙介质、强随机分布裂隙介质3类。然后将岩体的主要渗流通道——裂隙引入到逾渗研究理论中,以裂隙数量分布分形规律的基础,建立了强随机分布裂隙介质的逾渗模拟方法。通过数值计算的方法研究了强随机分布裂隙介质逾渗现象与逾渗规律,得到了以裂隙分形维数、裂隙数量分布初值、孔隙率为变量的逾渗阈值的数学表达式。

扩散层孔隙率随机分布对燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池气体扩散层孔隙率分布对燃料电池性能有着重要的影响.本文建立了一个单电池的三维模型,分别考虑了扩散层孔隙率均匀统计分布、正态统计分布、单一统计分布三种情况,并用有限控制体法对模型进行了求解.结果表明,孔隙率单一统计分布扩散层的传质性能最好,且MEA的温度分布最均匀,因此电池性能最好.

不同随机分布的相位随机化对实测数据影响的分析研究

本文对服从不同分布的随机数相位充分随机化后对动力系统实测数据生成的替代数据的影响做了分析研究，计算结果表明：不同分布的随机数相位充分随机化后对临界值无质的影响·这对相位随机化方法的可行性，实用性和广泛应用提供了理论依据。

基于随机分布估计的点云密度提取

针对目前密度提取方法提取的密度信息不能表现点云局部分布信息和分布随机性的缺陷,提出结合随机分布估计的密度提取方法。该方法采用分块计数法得到每个小分块的密度,结合点云总体的密集度得到一个能够反映点云局部积聚特征的参数,为判别点云分布的随机性、均匀性等提供较好的特征依据。