提升小波多尺度分解法与RBF神经网络在混凝土重力坝应力监测中的应用

将混凝土坝的应力监测数据视为一组含有不同频率信号的时间序列,针对信号中的低频信号和高频信号,采用提升小波的多尺度分解法提取混凝土坝应力的时效分量、水压和温度分量以及噪声分量,采用计算信噪比极大值的方法提取周期性分量中的水压、温度分量和噪声分量,得到最优的去噪效果。使用RBF神经网络对去噪信号进行建模,预测结果表明,该模型能够很好地反映混凝土坝应力变化的趋势和规律,可应用于混凝土坝安全监测中。

基于小波多尺度分解法提取混凝土坝裂缝开合度混沌分量

针对混凝土坝裂缝开合度序列的混沌特性,利用混凝土坝裂缝安全监控统计模型提取其中的确定性成分,采用小波多尺度分解法将裂缝开合度混沌及噪声所组成的混合信号分解到不同的频域上,对各频域信号进行相空间重构以提取关联维数,根据关联维数的收敛特性实现混凝土坝裂缝开合度混沌分量与噪声的分离,利用混沌动力系统方程已知的Lorenze信号检验了分离方法的有效性及除噪效果,并将该方法应用于某混凝土重力拱坝裂缝开合度混沌分量提取中,验证了本文方法的有效性和合理性。

缝洞型介质流动模拟的多尺度分解法

缝洞型介质通常具有非均质性强、结构多尺度的特征.传统数值方法在解决此类多尺度流动问题时,难以兼顾计算精度与计算效率,无法实际应用.对此,本文提出了多孔介质流体流动的多尺度分解法,并应用于缝洞介质流动模拟,能够大幅减小计算的复杂度,同时,可以通过控制均化程度控制计算精度.该方法将求解空间分为若干个子空间的正交直和,从而获得一个近线性的计算复杂度;以分层计算的方式实现了快速计算,另外这种方法是一种无网格方法,具有较好的地层适应性.同时,采用离散缝洞模型简化缝洞结构,进一步提高了计算效率.详细阐述了基于多尺度分解法的多孔介质流体流动数值计算格式的建立,重点介绍了如何在不同的层次上计算基函数.数值结果表明,本文提出的计算方法不仅能够准确捕捉多孔介质中的精细流动特征,而且具有很高的计算效率,是一种有效的流动模拟方法.

海气通量涡相关法计算中的时间尺度分析

基于黄海上连续14 d的浮标观测资料,采用多尺度分解法确定了海气通量涡相关法计算中的截断时间尺度,并分析了该截断时间尺度的特征及其对感热通量计算的影响。研究结果是:由多尺度分解法获得的湍通量截断时间尺度可将总通量中湍通量和中尺度通量分离开来,截断时间尺度随着湍流强度或水平风速的增加而增加,且感热通量的截断时间尺度大于动量通量的截断时间尺度;在弱湍流状态下(σw<0.3 m/s),动量通量和感热通量的截断时间尺度主要分布在100 s左右,湍通量和总通量之间差别较大;在湍流较强时(σw>0.3 m/s),动量通量和感热通量的截断时间尺度主要分布在800 s左右,湍通量和总通量之间差别较小;通过计算和分析不同截断时间尺度下感热通量的平均值和不确定性,可以看出截断时间尺度对感热通量的平均值的影响较小,但对感热通量的不确定性有很大的影响,这两种影响之间的差别会随着湍流强度的增加而减小。海气通量涡相关法计算中,正确的截断时间尺度的选取可以获得真实可靠的海气通量数据,也为进一步认识和了解上层海洋与大气之间的相互作用提供重要的科学依据。

大坝混凝土楔入劈拉试验的并发多尺度区域分解数值模拟

并发多尺度区域分解法应用于复合材料力学性能的多尺度数值试验研究,可在同一有限元模型中分别实现对损伤子区域的高精度细观网格剖分和对线弹性子区域的高效率宏观网格剖分。采用随机骨料模型模拟大坝混凝土细观结构,再结合并发多尺度区域分解法,建立了大坝混凝土的并发多尺度区域分解有限元模型;然后,将模型应用于全级配随机凹凸型骨料试件的楔入劈拉试验数值模拟。计算结果表明:(1)该模型能够重现大坝混凝土楔入劈拉试件的跨尺度破坏过程,计算所得的P_h-CMOD曲线以及宏观裂缝区扩展模式均与已有文献的物理试验结果相符;(2)模型的最终计算规模仅为全细观尺度有限元模型计算规模的43.18%。数值试验模拟结果与物理试验所得结果的一致性说明模型合理,此外,计算规模的减小使得模型的计算效率得到了显著提升。