改进的分层总和法在黄土地区高填方地基沉降变形中的应用研究

黄土高填方沉降变形控制是工程建设的重点和难点。通过室内侧限压缩试验和加湿试验,总结了重塑黄土在自重应力和含水率变化下的变形特征。基于分层总和法的思想,引入了Gunary模型和割线模量法,将黄土高填方地基的沉降分为荷载引起的施工沉降和含水率变化引起的施工后沉降,并提出了黄土高填方地基沉降变形的计算方法。结合实际工程背景,预测了高填方工程的沉降变形。结果表明:黄土高填方沉降的主要来源是施工期荷载引起的沉降;随着填土高度的增加,工后沉降占总沉降的比例逐渐增大;在最优含水率条件下,当施工期压实度达到95%以上时即可完成土的排气固结,施工后期为土的排水固结;压实度的控制对高填方工程至关重要;该研究成果丰富了黄土高填方地基沉降变形的计算理论,为黄土高填方工后沉降和湿陷性沉降的研究提供了理论依据,并对黄土高填方工程的施工及工后沉降控制具有一定的参考价值。

基于目标机动噪声的末制导弹命中概率模型

末制导火箭弹对机动目标打击过程中,火控系统对机动目标的解算及命中概率是值得关注的问题。用射表拟合函数与目标运动方程联立建立解命中模型,并采用弦截法迭代求解。用离散的短时状态转移方程推导出长时期状态转移方程,从中分离出各短时间段内的高斯白噪声的累积和作为长期预测的概率模型。针对不同机动模型,用历史采样数据估计概率模型中白噪声的方差,从而可确定模型整体方差,并根据火箭弹飞行时间及末制导弹制导范围可计算命中概率。对CV模型、CT模型、CA模型和singer模型进行了解命中和概率计算,通过仿真验证了概率模型的准确性。

弦截法在梯形渠道临界水深计算中的应用研究

梯形渠道临界水深是常规渠道水力计算的重要参数之一,其求解方程为高次隐函数,直接求解非常困难。传统计算方法一般采用引入中间变量的简化或近似公式进行计算,大多存在精度不高、适用范围受限、初始值区间设置模糊等问题。为解决梯形断面临界水深难以直接求解难题,提出一种精度较高且无需求导的临界水深计算方法。通过对梯形渠道临界水深求解方程进行数学变换,基于弦截法构造了临界水深的迭代求解方程,用以快速求解。建立快速收敛的临界水深迭代公式,从数学上严格证明迭代方程的合理初始值区间,通过工程实例验证计算结果,并与现有相关计算方法进行精度对比分析。研究显示,基于弦截法计算梯形渠道临界水深思路简单,相对精度可达10-8以上或任意所需的计算精度,可供工程实践参考应用。

基于修正割线方程的BB梯度法

将修正的割线方程和BB梯度法结合起来,从而得到一类修正的BB步长,再利用Zhang-Hager非单调线搜索,提出一个改进的BB梯度方法(MB法)。在一定的假设下,MB法是具有全局收敛性的。同时对MB法和同类型的几个BB方法进行大量的数值试验,结果表明MB法的数值效果是最好的。

升力式飞行器集结轨迹实时规划方法

针对升力式飞行器在强干扰环境下集结的问题,提出一种可达时间快速计算方法以及集结轨迹规划方法。在满足平衡滑翔条件的前提下,提出能量航程剖面上最快到达与最慢到达对应的两种轨迹模式,推导了两种轨迹满足的条件,基于双层牛顿割线法,构建一种可达时间实时求解方法,形成了升力式飞行器集结轨迹实时规划方法。仿真结果表明,提出的集结轨迹规划方法能够完成未知强干扰作用下升力式飞行器的实时集结轨迹规划。

SimTech Simulator中单变量控制器的开发与使用

SimTech Simulator是圣泰(北京)工程软件有限公司开发的国产通用化工流程模拟软件,能够对常用炼化装置,如常减压、柴油加氢等常用炼化工艺进行模拟。通用稳态流程模拟有两种流程的计算方法,一种是序贯模块法(SM);一种联立方程法(EO),SM是按照顺序逐个进行单元模块计算,遇到循环需要进行撕裂迭代,用户的规定受到限制;EO是整个流程图设备方程联立求解,用户的规定灵活,但方程数量多时求解困难,对初值要求高。目前的商业流程模拟软件大多数采用序贯模块法,在遇到特殊的用户规定时,就需要使用控制器来进行迭代计算。控制器有单变量控制器和多变量控制器,这里主要描述单变量控制器,单变量控制器需要指定一个控制变量和一个操纵变量,通过调节控制变量使操纵变量达到设定值。文章描述了控制器对序贯模块法计算过程的影响和控制器计算的迭代算法,最后通过两个案例进行验证,一个是天然气的压缩输送工况,设定出口压力和流量,来调节入口压力和流量;另一个是通过控制器来调节加氢装置循环氢的量,与手动设定值相比,与设计值的误差从3%降到了0.05%。

基于混合割线方程修正的BB梯度法

在Barzilai-Borwein(BB)梯度法的基础上对步长的选择做出了一个新的改进,该步长公式是基于混合割线方程提出的,不仅利用了更多迭代点处的函数值和梯度值信息,而且其对应的算法能进一步改进一类经典的BB型方法.在基本假设下,该方法具有全局收敛性.数值结果表明,所改进的方法数值性能要优于这一类BB型方法.

基于高压输电线电压沿线分布规律的故障双端测距算法

针对以往双端数据不同步的测距算法中存在的伪根判断、收敛性、计算量大等问题,提出了一种快速精确的双端测距算法。该算法采用分布参数模型,通过分析线电压沿线分布变化规律,得到了线电压沿线变化周期公式,并得出了在实际长度线路上,线电压幅值沿线分布曲线最多由2条单调方向不同的曲线段组成的结论。利用此结论,采用斜率逼近的二分区间法确定曲线单调方向改变点,并以这些点为界将两端线电压曲线划分为多个求解区间,而后采用线段相交原理确定根区间。采用二分区间求根法或弦截求根法确定故障点。最后以故障处线电压幅值最低原理,给出了伪根判断算法。仿真实验结果表明,该算法克服了以往算法的不足,程序实现简单,计算速度快、精度高。

一种新型RLV再入轨迹在线规划方法

针对可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle,RLV)再入轨迹在线规划问题,提出了一种基于割线法的标准轨迹快速生成方法。该方法以驻点热流、法向过载、动压和平衡滑翔限制为再入过程约束,以再入初始点和结束点的高度、速度为再入端点约束;在阻力加速度-速度平面内建立约束模型后,设计了折线形式的标准轨迹;采用割线法迭代计算轨迹转折点以调整轨迹形状,使最终规划轨迹对应的航程和终端点速度同时满足设计需求。最后取3种不同航程的再入情况进行了数值仿真。仿真结果表明,所提出的方法能够在1秒内完成再入轨迹规划,并在一定航程范围内适用,能够满足在线设计标准再入轨迹的实时要求。

Muller法的一种改进方法

提出了Muller法的一种改进方法,不仅摒弃了Muller法中的符号选择,简化了算法,而且在求实根时不再需要使用复数运算,同时具有与Muller法相同的1.839阶的收敛速度.

自由曲面叶片数控加工刀具轨迹规划方法

研究了自由曲面叶片数控加工刀具轨迹规划方法。解决了两个问题:(1)叶片曲面建模过程中的布尔操作破坏了曲面参数域,从而在叶尖处造成冗余刀轨,并在叶根处有可能形成干涉;(2)叶片前后缘处曲率半径的剧烈变化导致步长计算容易超差从而造成啃切现象。针对问题(1),本文提出一种新的参数映射方法,将裁剪后的曲面参数域重新映射到一个规范化的参数域上去,并在新的参数域上规划刀轨;针对问题(2),本文提出一种改进的弦截法来计算走刀步长。该方法收敛速度快,且避免了对复杂函数的求导,计算量小。同时本文采用搜索解空间,并修改变量替换方式来避免该方法收敛于错误的解。仿真实例表明,本文方法达到了预期效果,在提高了加工效率的情况下,避免了啃切现象的发生。

考虑输电线路故障的风电场容量可信度计算

风电场容量可信度的计算是确定风电场替代火电厂后可节约的成本以及确定风电上网电价、进而提高风电场经济价值的重要基础。提出了基于有效载荷能力的风电场容量可信度定义,并提出一种基于非序贯蒙特卡罗仿真、采用弦截法计算风电场的容量可信度的算法。该方法考虑了输电线路故障,采用理想常规发电机组和多状态发电机组来衡量容量可信度。编写了相应程序,计算了IEEE-RBTS系统增加风电场后的风电场容量可信度,并结合IEEE-RTS79系统分析了输电线路故障对风电场容量可信度的影响。

求解BWRS方程中压缩因子的数值方法

介绍了求解BWRS状态方程中压缩因子的数值方法,在求解方面重点介绍了弦截法。对计算方法和求解方法进行对比,找到了求解BWRS状态方程中压缩因子的简便快捷途径,给出了详细的求解过程;并结合计算实例对结果进行了分析,得出运用推荐的计算压缩因子的算法具有使用简单快捷、精度高等特点的结论,给工程实际计算带来了方便。

考虑多风电场出力相关性的风电容量可信度评估方法

风电容量可信度是衡量风力发电对电力系统可靠性贡献的重要指标,准确快速地计算风电场可信容量是含风电系统规划的基础。处于同一风区空间位置临近风电场出力具有相关性,采用Copula函数描述空间相邻风电场之间的出力相关关系,构建多风电场出力的联合概率分布模型。在此基础上提出出力相关的多风电场容量可信度评估方法,并采用截弦法计算得到风电场的容量可信度。以加入风电的IEEE RTS-96系统为例,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于割线模量法的黄土增湿变形本构关系研究

分别采用单线法和双线法对原状Q3黄土进行增(减)湿情况下的单轴压缩试验,并利用割线模量法对试验结果进行对比分析。研究结果表明,无论是双线法还是单线法,同一初始含水量下未浸水试样和浸水试样的割线模量与压力关系曲线的斜率虽然存在一定差异,但两者差值都很小,所以可认为两者的割线模量与压力关系曲线平行;割线模量差与初始含水量的关系曲线按指数形式进行拟合比较合理。

割线模量法在沉降计算中存在的问题及改进探讨

割线模量法是近几年获得青睐的计算地基沉降的新方法。分析了割线模量法与e—p 曲线法在沉降计算中产生差异的原因,主要在于定义应变的参考构形跟自重应力状态不同,以及压缩应变与压力呈双曲线关系的假定两个因素。提出一修正系数用以改进割线模量法的计算结果。针对8 个试验土样,得到修正系数随埋深逐渐减小的变化规律。结合某工程,探讨了e—p 曲线法、割线模量法和改进法的沉降计算值的差别及原因。对于符合双曲线模型的地基土体,改进的割线模量法不仅便于电算,还能提高计算精度,值得推广。

国产钢结构用Q345(16Mn)钢高温力学性能的恒温加载试验研究

为了对我国钢结构耐火设计提供基础数据,利用微机控制电液伺服试验机及加温装置和特别设计的变形测量装置,采用恒温加载试验方法,对国产10个钢厂生产的钢结构用Q345(16Mn)钢进行了152次试验研究,揭示了钢材在600℃范围内的力学性能变化规律和离散性,采用割交点法定义钢材的屈服强度,建立了钢材在恒温加载路径下的初始弹性模量、屈服强度和线膨胀系数计算模型。结果表明,钢材的初始高温弹性模量和有效屈服强度随温度升高而逐渐降低,温度越高降低幅度越大。初始高温弹性模量最大相对离散度为7.7%,平均为3.8%。钢材的有效屈服强度最大相对离散度为9.4%,平均为6.03%,离散度的1/3来自厂内,2/3来自厂间。钢材线膨胀系数随温度升高而逐渐增大;最大相对离散度为7.4%,平均为3.7%。建议在计算稳定性时初始高温弹性模量按均值减2倍均方差取值,计算变形或温度应力时按均值取值;对轴心受力构件屈服强度按均值减2倍均方差取值,其余构件按均值取值;线膨胀系数按其均值加2倍均方差取值。

无缝钢管张力减径过程的有限元模型开发及应用

为了研究热轧无缝钢管张力减径过程的金属变形,利用组元建模原理,把张力作为相邻机架之间的边界条件,使得张力减径过程分为机架上的轧制变形过程和机架之间的网格再生过程。建立高阶拟合函数来精确描述轧辊孔型曲面,应用摩擦元模型来模拟接触摩擦,并用正割模量法来求解非线性方程组,在上述理论基础上开发张力减径弹塑性有限元模型,利用该模型对某厂张力减径机组进行有限元建模分析。通过与实际轧制结果比较可知,模拟计算与实际轧制的产品断面形状接近,都呈现轻微内六方形状,且壁厚变化规律一致,几何尺寸与实测值吻合良好,表明所开发的钢管张力减径弹塑性有限元模型能够满足工程计算要求,为预测断面形状和终轧尺寸精度提供有效研究手段。

尘埃等离子体混合模型中电荷-电势问题的迭代法求解

针对尘埃等离子体领域的工程实际问题,研究了混合模型中电荷电势问题的迭代法求解.具体情形为电子密度服从波尔兹曼分布,而电势由泊松方程决定.研究结果表明,简单情况下牛顿迭代法具有非常好的适用性,但对于复杂的工程实际情况,标准的牛顿迭代法不再适用.研究验证,平行弦法对此复杂情况能够具有较好的适用性:当下山因子取值在一定范围内时,迭代过程收敛且稳定;同时,收敛速度随下山因子增大而加快.

基于微脉冲激光雷达的能见度反演算法

在基于后向散射原理的大气能见度测量过程中,大气消光系数边界值的选取对反演精度具有较大影响。提出一种基于弦截法的大气消光系数边界值的确定方法,并利用迭代的思想对边界值的选取结果进行修正。通过理论仿真和实地测量对本方法的可行性进行验证,结果表明,弦截法具有较快的收敛速度,且迭代次数较少,经过比对迭代修正之后的消光系数边界值可以更准确的反演出大气消光系数,进而实现大气能见度的高精度测量,具有较强的实际应用价值。