随机车流作用下拱桥吊杆疲劳性能研究

为研究吊杆的疲劳性能,以某拱桥为工程背景,在MATLAB中使用蒙特卡洛抽样建立考虑车型、车道、车距、车速、车重5种参数的随机车流模型,使用ANSYS求解吊杆在随机车流荷载作用下的应力时程,评估吊杆的疲劳损伤和寿命。结果表明,跨中长吊杆和拱脚附近的短吊杆疲劳损伤值高于其他吊杆;车流密度越大,吊杆疲劳损伤值越大,个别吊杆的不同车流密度下疲劳损伤值可相差20倍;车流密度对吊杆疲劳寿命影响很大,尽可能使用长时间的实测车流数据才能得到满意的预测结果。

考虑随机风载及交通荷载共同作用下斜拉索疲劳损伤分析

针对斜拉索在风和交通荷载作用下易发生振动及疲劳的问题,通过改变风参数和车辆参数,对不同组合工况下拉索应力及疲劳损伤进行分析.基于当地的气象资料和交通量统计资料,对风速、风攻角、汽车车型、车重、车流量、车间距等随机参数进行模拟,依次建立桥址处的随机风荷载模型、桥面随机汽车车流模型及移动列车荷载模型,运用Ansys软件编程实现损伤分析,最后对某大跨度公铁两用斜拉桥进行实例验证.研究结果表明:风载作用下最不利的拉索位置随着风攻角变化而变化,在风攻角不超过-6°~+6°时,短索较为不利,而超出该范围时中长索较为不利;交通车辆荷载对拉索的疲劳损伤影响较为显著,同时考虑随机风载、密集车流和移动列车工况时,拉索的等效应力幅值较仅考虑风荷载作用时增大约311.7%.

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。

基于WIM的随机车流建模和简支梁桥荷载效应研究

为研究实际车辆运营状态下的行车参数特征及车辆荷载作用效应,基于宜泸高速南溪长江大桥路段的动态称重系统(WIM)实测数据,建立了符合宜泸高速行车车速、车距和轴重参数的概率模型,依据MATLAB软件编制随机车流模拟程序,对6种跨径(6,8,10,20,30,40m)的简支梁进行随机车流加载,得到随机车流作用下简支梁桥设计基准期内的荷载效应极值概率分布,并与我国公路Ⅰ级、英国BS 5400和美国AASHTO设计荷载规范对比。结果表明:车流量和车速大小随驾驶人员作息时间呈规律性变化;纵向车距服从威布尔分布,各车道车辆分布不均衡;车辆轴重服从高斯混合多峰分布;随机车流作用下简支梁桥的实际荷载效应平均值为设计荷载效应平均值的0.82倍,满足设计要求。

基于多柔体动力学的汽车零部件疲劳寿命研究

文章分析了以路面激励作为输入的整车系统频率响应特性,以多刚体系统动力学研究为基础,通过柔性体模态展开法建立了多柔体动力学方程及全约束方程,并求解了柔性体的各阶模态位移;基于模态应力恢复法通过仿真二维路面不平度获取柔性体随机载荷谱,作为整车输入激励,并通过雨流计数法对大数据随机载荷进行了循环计数处理;通过线性损伤累积理论对整车以及零部件的刚柔耦合结构进行了疲劳寿命分析。以三轴式重卡平衡轴为实例分析对象的研究结果表明,基于多柔体动力学的汽车零部件疲劳寿命分析方法能够有效提高工程分析的效率和准确性。

含光伏电场的电力系统概率潮流计算

针对概率潮流计算中采用拉丁超立方算法存在精度低,操作性复杂的特点,本文提出一种将随机行走原理和拉丁超立方采样相结合的概率潮流计算新方法。该方法应用随机行走原理中各样本更具随机性、均等性和无偏性的特点,对拉丁超立方算法中排序进行改进,旨在改善排序问题中存在的缺陷。通过在含光伏电场的IEEE-14节点系统和IEEE-118节点系统概率潮流计算表明:该方法能更好的反应概率潮流计算中随机变量的数字特征,解决拉丁超立方计算中精度相对较低,操作性复杂的缺陷。是一种有效的概率求解算法,具有较好的工程实用价值。

考虑轴重相关的随机车流荷载效应

为了给桥梁验算的设计荷载提供参考,基于宜泸高速WIM实测数据,分析随机车流参数尤其是轴重相关性.应用MATLAB平台编制随机车流模拟程序,采用影响线法分析随机车流的荷载效应,探讨考虑轴重相关与不考虑时荷载效应的差别.研究结果表明:轴重具有多峰分布的特点,轴重之间具有较强的相关性,当模拟随机车流时,若不考虑车辆参数的相关性,则会造成较大误差;采用非参数核密度估计-Copula方法,利用t-Copula函数作为连接函数的轴重联合分布函数,可以较准确地描述车辆轴重联合分布;考虑轴重相关情况下的荷载效应代表值比不考虑时高约45%,与实测车流荷载效应代表值更加接近;各车道随机车流对简支梁桥的荷载效应代表值差别不大,但均已超过现行规范公路-I级车道荷载的荷载效应,效应比最大值为1.34.

二滩拱坝泄洪振动水弹性模型研究

提出了一个大型的水力学和结构动力学合一的拱坝重橡水弹性模型的模拟方法、模态分析和泄洪诱发坝体振动的实验研究成果。对我国建设中最高水坝——二滩拱坝进行了泄洪振动评价。

基于多元胞模型的桥梁车流合成及荷载模拟

随机车辆荷载模拟是桥梁荷载评定和性能评估的基础和关键,目前基于Monte Carlo的车流模拟较难呈现长加载跨径内车流的微观动态演化特性,而基于元胞自动机(CA)的单元胞模拟方法在加载精度方面仍需改进.单元胞模拟法中,将每个车辆用一个元胞模拟,难以体现轴重影响,限制了模拟精度的提高.在此基础上,提出了每个元胞模拟一个车轴,多个元胞模拟一辆车的多元胞自动机(MCA)模型,并利用实测车流及其荷载数据进行模型校核.研究表明:多元胞车轴模拟方法能够准确地还原车流量、车头时距、车速、车重等系列车流以及荷载参数.以1 000m虚拟加载跨径的荷载集度、支点剪力、跨中弯矩为指标,统计模拟车流和实测数据的荷载响应特性.结果显示,MCA模型的模拟结果与实际车流误差均在5%以内,相较于传统单元胞模型17%的误差,精度显著提高.

考虑风电场出力随机性的电网静态安全分析

基于灵敏度分析理论和随机潮流计算方法,提出了一种适用于含风电电网规划的静态安全快速分析的概率方法。该方法综合考虑了风电场出力随机性、常规机组强迫停运、负荷预测不确定性等因素,运用灵敏度分析法对电网进行断线模拟,通过考虑电网结构变化的随机潮流计算进行概率分析。在计算灵敏度矩阵时考虑了网络结构变化的影响,提高了该方法的计算精度。运用半不变量和Gram-Charlier级数的相关理论避免了复杂的卷积计算,加快了该方法的计算速度。同时,运用故障排序技术避免对所有线路进行开断校验,减少了工作量。对含风电的IEEE 14节点系统进行了静态安全分析,验证了所述方法的有效性。

基于全概率的推移质输沙率公式

对于床面泥沙而言,起动过程中主要受水流随机性及床面泥沙颗粒相对位置的随机性等两方面因素的影响,其中床面泥沙颗粒相对位置的随机性用相对暴露度表示。在前人研究的基础上,同时将水流的随机性及泥沙相对位置的随机性考虑到起动概率的研究中,采用滑动起动模型,从理论上推导出泥沙起动的全概率公式,弥补了已有研究的不足。然后根据Einstein的假定,从单宽输沙率的定义出发,引入泥沙起动的全概率,得到了床面上泥沙起动的单宽推移质输沙率公式及输沙强度计算公式;通过水槽试验及野外实测资料验证表明,本文公式结构合理,计算精度较高,适用范围更广。

随机波浪力谱及结构件裂纹扩展研究

根据Jonswap谱确定随机波浪功率谱,进而由同一功率谱使用Shinozuka方法计算生成10个随机波浪力谱,应用雨流计数法对波浪力谱进行循环计数处理,最后使用基于能量释放率的Paris公式方法对构件进行疲劳裂纹扩展计算.可为海洋结构物的疲劳设计及疲劳寿命评估提供一定的参考.

计及源荷双侧响应的概率潮流计算方法

为有效计及源荷双侧响应对潮流分布的影响,基于系统随机注入量与响应量的概率模型,从可调度常规机组和柔性负荷的不平衡功率基准值的分配、响应随机变量的计算2个方面对基于半不变量法的概率潮流模型进行了改进,并提出了其求解流程。该算法避免了传统概率潮流模型由单平衡机承担系统不平衡功率而导致的潮流结果误差较大的弊端,计算结果更加符合实际潮流分布的情况。对某实际电网的算例仿真分析验证了算法的有效性和实用性。

高速公路电动汽车充电站日充电负荷随机模糊建模

提出了一种高速公路电动汽车充电站日负荷随机模糊建模方法。首先,基于某高速公路实际数据,分析工作日与节假日两种时间类型下的日车流量概率分布特征并拟合其概率密度函数,发现该函数参数具有模糊特性。然后,采用极大似然法分别对该两种时间类型下的日车流量函数参数进行模糊特征挖掘,在置信区间内定义其边界,从而分别建立两种时间类型下的日车流量随机模糊模型。进而考虑车辆类型、充电开始时间、各时段进站车流量和初始荷电状态(State of Charge,简称SOC)等因素,建立高速公路充电站日充电负荷随机模糊模型。最后,运用蒙特卡洛模拟输出结果,验证了该方法的有效性和正确性。

基于改进LHS的含风电电力系统概率潮流计算

基于拉丁超立方抽样的蒙特卡模拟法应用于概率潮流计算时存在精度相对较低和计算量复杂等问题,本文对拉丁超立方抽样算法中采样排序进行改进,提出一种将随机行走原理和拉丁超立方采样相结合的方法。将该方法应用在含风电的IEEE-14节点和IEEE-118节点并且和基于Gram-Schmidt拉丁超立方采样法进行比较分析。理论及数值计算结果表明：该方法能更好地解决拉丁超立方采样法中精度相对较低的缺陷,同时能更为精确地反应概率潮流计算中随机变量的数字特征,具有较好的工程实用价值。

电力系统静态稳定性概率分析

给出了多机系统静态稳定性概率分析的理论和方法。以节点电压为基本随机变量 ,在概率潮流计算的基础上 ,通过期望值和协方差来描述随机变量的概率特性 ,利用系统临界特征根实部的概率密度函数 ,完成系统静态稳定性的概率分析。

基于长期监测车流的公路桥梁设计车载模型校验

基于我国车流数据校验既有设计车辆荷载模型,提出随机车流荷载下桥梁车载效应极值外推方法。基于某高速公路桥梁动态称重系统长期监测车流数据,建立随机车流荷载模型,分析简支T梁桥的车辆荷载效应极值,据此校验国内外桥梁设计车辆荷载模型。研究结果表明:欧洲Eurocode3规范和英国BS5400规范的设计车辆荷载效应标准值远大于中国JTG D60—2015规范标准值和美国AASHTO荷载规范标准值;针对我国交通荷载现状,欧洲Eueocode3规范与英国BS5400规范设计车辆荷载模型的重现期趋于无穷大,而美国规范的重现期小于1 000 a,我国JTG D60—2015设计车道荷载规范的重现期为1 000～4 000 a。

考虑区分车辆运行状态的桥梁车载统计分析及模拟

动态称重系统作为桥梁结构健康系统的重要组成部分之一,能提供丰富的车辆荷载监测数据,在此基础上建立能反映实际交通状况的车辆荷载模型,对桥梁结构的安全评估、车致疲劳分析等具有重要意义。提出一种能考虑区分车辆运行状态的随机车流模拟方法和流程,在车辆荷载统计分析过程中通过各时段的车流量密集程度区分车辆运行状态,针对不同运行状态,引入单峰和多峰概率分布模型,对车重、车速、车间距等车辆荷载统计参数进行概率拟合,通过K-S检验获得车辆荷载参数的最优概率分布;通过Monte Carlo抽样模拟随机车流,进而分解为随机加载流;基于某实际桥梁的车辆荷载监测数据,对车辆荷载模拟方法的合理性进行验证。结果表明:采用区分车辆运行状态模拟的随机车流对桥梁结构进行加载,获得的钢箱梁跨中底板应力幅值和应力循环次数与实际车流加载结果接近。相比之下,如果不考虑区分车辆运行状态,得到的应力幅值和循环次数都明显小于实际车流的加载结果,这对于桥梁结构的车致疲劳分析偏于危险。

基于负载均衡的在线云存储流量调度研究

在线云存储流量的调度问题是当前网络的研究热点。针对在线云存储系统中的文件上传请求调度问题,现有方案很少满足为用户提供不同带宽保证这一需求。针对不同付费级别用户要求不同带宽保证的服务场景,设计了基于请求队列长度的最大权重调度机制以及实际中可用的分布式二次随机选择调度算法,旨在实现系统服务器的流量均衡,同时最大化系统吞吐量。证明了最大权重调度机制能够保证系统稳定性,并且最大化系统吞吐量。实验结果表明,二次随机选择算法能够获得接近于最大权重调度机制的性能,较小的时间延迟和较大的系统吞吐量。其性能优于传统的Round-Robin调度算法。

源–荷互动环境下含高比例风电并网的自适应线性化概率潮流计算

高比例风电大范围波动与柔性负荷随机响应加剧了电力系统不确定性,传统半不变量法计算概率潮流(probabilisticpowerflow,PPF)难以同时处理强随机性和相关性,导致分析结果具有较大误差。提出一种计及源-荷强随机性的自适应线性化半不变量法PPF计算方法。考虑源-荷互动随机响应,采用高斯混合模型准确建立源-荷双侧不确定性模型。针对源-荷强随机波动特性,提出自适应线性化处理方式,采用迭代更新波动子区域的方式实现随机波动范围自适应多区域划分,并在划分区域内部线性化以减小潮流全局线性化误差。同时,计及风功率区域相关性,利用自适应线性化半不变量法的解析法获取区域整合重组后状态变量的各阶半不变量。最后,运用C型Gram-Charlier级数拟合状态变量概率分布。对改进IEEE30节点系统进行测试,验证了算法的准确性及有效性,并定量评估了源-荷双侧扰动对系统运行的影响。