限带白噪声随机过程的雨流幅值概率密度函数模型

对17种不同带宽系数的限带白噪声随机过程进行了雨流循环计数统计,提出了一个限带白噪声随机过程的雨流幅值概率密度函数(Probability density function,PDF)模型。该模型是Rayleigh分布和Weibull分布的线性组合,其中待定系数均为随机过程谱参数的函数。采用该模型对这17种随机过程的雨流幅值概率密度函数进行了公式拟合,探究了模型中待定参数与随机过程谱参数之间的关系,确定了模型表达式。对照随机过程的雨流计数统计结果,将该模型与Dirlik模型的预测精度进行了比较,结果表明该模型的预测效果优于Dirlik模型。

雨流循环均值-幅值二维联合概率密度的实用算法

在实际工程结构疲劳损伤计算中 ,经常忽略雨流循环均值 ,而只考虑幅值的影响。这对计算结果会带来一定的误差 ,尤其是那些对均值影响比较敏感的材料来说更是如此。若考虑雨流循环均值的影响 ,在时域计算中可以很方便地实现 ,但在频域中则必须得到雨流循环均值 -幅值二维联合概率密度。本文针对工程中常常遇到的平稳Gauss随机过程 ,提出由结构响应的PSD得到雨流循环均值 -幅值条件概率的简便计算公式 ,进而结合Dirlik经验公式直接计算出雨流循环均值

考虑激励幅值慢变的卷绕头转子系统动力学建模

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

爆炸地震加速度幅值的包络函数模型

以Shinozuka Sato双指数调幅函数为基础 ,提出了一个爆炸地震加速度幅值的包络函数模型。根据爆炸地震的特点 ,建立了与爆炸形式、药量和场地条件相联系的包络函数基本参数关系。分析表明 ,加速度幅值的包络函数是地介质对爆炸作用的均方根加速度响应的等价形式 ,可以用于模拟地震地面运动的时间历程。所提出的应用实例证明了加速度幅值的包络函数是一种更好的爆炸地震运动描述方法。

基于深度神经网络的地表地震动幅值预测研究

地震动预测模型是灾害分析和结构设计的重要组成部分,近年来神经网络技术愈发成熟地被应用在该预测模型的开发上,但多为使用地表以下30 m范围内土层等效剪切波速(VS30)作为场地输入参数的单层全连接神经网络模型,忽略了完整土层厚度及剪切波速信息对地震动幅值的影响。本文采用卷积神经网络及全连接神经网络混合模型,选用日本KiK-net台网记录到的3174次地震共计39192条地震动记录,构建了一种基于深度神经网络框架的地表地震动幅值预测模型。该模型的输入参数为震级、震源深度、震中距、场地各土层厚度、剪切波速信息和井下地震动幅值,输出为相应的地表地震动幅值(PGA或PGV或PGD)。对模型进行训练并计算其各项评价指标予以评估,结果表明:(1)该混合神经网络模型的决定系数超过了0.85,模型残差服从正态分布,均值残差接近于0,模型表现出无偏的特性。(2)与现有经验公式相比,混合网络模型的PGA、PGV和PGD预测精度分别提升约26.9%、16.5%和11.6%。与使用VS30作为场地参数的全连接神经网络模型相比,该框架下模型预测值与真实值的Person相关系数及各项评价指标均有所提升,模型残差的均值和标准差更小,PGA、PGV和PGD模型预测精度提升约6.3%、3.9%和3.4%,能更好地对地震动幅值进行预测。

基于幅值分布函数的换流器平均化模型及其应用

随着新能源发电的迅速发展,电力系统中换流器的数量大大增加。为了提高含多换流器的电网电磁暂态仿真效率,提出一种基于幅值分布函数的换流器平均化模型,其中开关函数平均值通过Lebesque积分得到。同时,推导了该模型在Dommel方法下的等值模型,并提出一种预测校正迭代算法,求解其中的待定参数。采用新的平均化模型和算法,可以增大平均化周期,从而加快仿真速率。以含多个光伏电站的交流系统为算例,对比分析换流器的详细模型、动态平均化模型和基于幅值分布函数的平均化模型,验证了所提方法的准确性和快速性。

基于新型相位幅值控制的三相PWM整流器数学模型

根据所提出的新型相位幅值控制算法,结合三相PWM整流器的状态空间方程,通过坐标变换和小信号分析推导出以变流器前端电压滞后角x 作为输入量同输出直流电压Udc作为输出量的三阶传递函数,并合理简化成为一阶传递函数。揭示了系统的内在关系,为系统设计提供了理论依据。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。

不同地形地貌的雷电流幅值概率分布对输电线路雷击跳闸的影响

为了分析不同地形地貌条件下的雷电流幅值概率分布特征,首先以1999—2008年的雷电定位数据为样本,统计分析了广州市平原和山区的雷电流幅值概率分布特性和差异及其原因,然后根据平原和山区不同的雷电流幅值概率分布计算了不同电压等级下典型杆塔输电线路的绕击和反击危险电流概率。研究结果表明,造成广州市平原雷电流幅值比山区大的主要原因是土壤电阻率和海拔因素。此外,雷电定位系统测量雷电流幅值的办法存在一定误差,对研究结果会产生一定的影响。

三相PWM整流器新型相位幅值控制数学模型及其控制策略

该文对基于间接电流控制三相电压型整流器的数学模型和控制策略进行研究。提出以整流器前端电压滞后角ξ为控制变量的新型相位幅值控制方案。该方案基本思想是利用滞后角ξ和调制比m_r的耦合关系来减少系统设计的复杂程度。通过建立的系统小信号模型完成闭环设计。该方案控制思想明了,应用方便,有一定的应用前景。通过仿真和实验验证系统有良好的控制性能。

低幅值高循环荷载作用下土体的应变累积模型

高速铁路路基上的轨道以及附近区域的结构物承受低幅值、高循环振动荷载的反复作用。在此低幅值、高循环荷载作用下土体会产生不可恢复的应变累积,导致轨道及附近区域结构物发生附加沉降。当前,描述土体的循环变形特征的理论分为两类:一类是基于经典塑性理论的应力-应变滞回模型(例如边界面模型),另一类是基于循环三轴试验经验规律的应变累积模型(例如Bochum累积模型)。为了能够预测土体在低幅值、高循环荷载作用下的应变累积行为,在前人对土体在低幅值、高循环荷载作用下大量试验研究的基础上,在经典弹塑性理论的框架下,提出一个土体在低幅值、高循环荷载作用下的应变累积模型。该模型通过用对数律来描述塑性体应变的累积规律,并以此作为应变累积的大小度量,然后通过修正Cam-clay模型的流动准则来描述应变累积的发展方向。最后,通过多组试验结果的模拟,表明所提出的应变累积模型能够较好地预测土体在低幅值、高循环荷载作用下的应变累积行为,具有广泛的应用前景。

水轮机模型压力脉动测试与幅值取值方法的研究

如何在水轮机模型上准确测试压力脉动和对压力脉动幅值取值是水力机械行业十分关注的问题之一．以往采用传统的压力脉动测试方法，如磁带记录仪记录法，存在人为因素影响较大、准确性较低等问题．为此，尝试了以计算机为中心的模块化方式对压力脉动进行数据采集、分析和研究，从而加快了试验速度，提高了试验的准确性．根据国际验收试验中通常采用97％置信度对压力脉动混频幅值取值的方法，开发出采用该方法取值的计算机计算软件，全部取点的概率计算及幅值取值均由计算机完成．实例证明，这种取值方法具有一定的科学性和准确性．

基于动力响应主分量瞬时频率和幅值的非线性模型修正

提出了一种基于动力响应主分量的瞬时频率和幅值的非线性模型修正方法。首先通过解析模式分解和希尔伯特变换提取结构动力响应主分量的瞬时频率和瞬时幅值;然后选取瞬时幅值和瞬时频率慢变部分的有限多个时间点值来反映结构的非线性特性;最后采用响应面模型,并基于试验数据和有限元模型数据之间瞬时幅值和频率的残差建立目标函数,进行结构的非线性模型修正。通过三层框架的数值模拟分析,其结果表明该方法能精确有效地修正非线性结构模型。

基于非线性涡激力广义模型的涡振幅值换算

节段模型测振风洞试验是研究涡激共振风速锁定区间和振动幅值的主要手段之一,但节段模型涡振振幅并不能由几何缩尺比直接换算至实桥,需要对测试结果进行修正。已有研究表明,涡激力具有强烈的非线性特性,因此基于线性涡激力模型的换算方法不再适用。此外,由于采用的非线性涡激力模型不准确,基于非线性涡激力模型的已有换算方法也不一定适用,并且目前基于非线性涡激力模型的换算方法也没有给出阻尼比的修正方法。为此,文章借鉴量纲分析方法,推导非线性涡激力广义模型,并给出计算涡振振幅的非线性涡激力简化广义模型,然后根据能量相等的原则推导节段模型与实桥的涡振幅值换算公式。研究表明:当节段模型与实桥结构阻尼比一致时,振幅换算关系仅与桥梁阵型函数值有关;当节段模型与实桥结构阻尼比不一致时,振幅换算关系还与涡振生长或衰变过程位移振幅变化率以及涡振稳定状态无量纲幅值有关;不同换算方法的结果对比表明本文换算结果与实测值最为接近。

缩比模型轮对与原型轮对过盈配合面微动幅值的相似关系

通过量纲分析,推导出原型轮对与其几何相似及材料相同的模型轮对过盈配合面间微动幅值的相似关系.同时,利用有限元软件ANSYS将原型轮对与缩比为1:2、1:5和1:10的模型轮对的过盈配合面间微动幅值进行数值对比分析.结果表明,当模型轮对与原型轮对的缩比为1:n,模型轮对的过盈量选取为原型轮对的1/n,轴重载荷选取为原型轮对的1/n^2时,模型轮对过盈配合面间的微动幅值为原型轮对的1/n.

基于实测的脉动风随机幅值谱模型

风荷载建模问题是结构抗风设计和安全评估的关键,已有规范给出的脉动风功率谱密度函数很难全面反应原始随机过程的概率信息,为此,根据量纲分析给出脉动风幅值谱的一般化表达形式,并结合某桥的实测风速数据的谱估计,给出Davenport形式的随机幅值谱模型,并采用PSO(partical swarm optimization)算法估计该模型的参数,最后给出该模型的3种具体使用方式.与实测风幅值谱的统计特性进行对比,表明提出的随机脉动风幅值谱模型能真实描述当地风场概率统计特性,可以提高该桥所在地区风荷载的建模精度.

一种考虑位移幅值影响的黏弹性材料力学模型

为了更好地确定黏弹性材料的力学性能,提出了一种同时考虑温度、频率和位移幅值影响的黏弹性材料力学模型.从温度因素与损伤指标2个方面考虑了位移幅值对黏弹性材料力学性能的影响,通过修正Doolittle方程和损伤变量方程分别推导了位移移位因子与损伤指标,结合等效标准固体模型,提出了修正等效标准固体模型.数值分析结果表明,储能模量G1和损耗因子η的试验值与计算值拟合较好,满足应用要求.该模型能够较好地计算不同温度、频率和位移幅值下黏弹性材料的储能模量G1和损耗因子η.

基于PSO-BP神经网络的隧道内气动压力幅值预测

将BP神经网络技术用于隧道内气动压力变化幅值的预测,使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对其进行优化,构建PSO-BP神经网络模型。为了验证模型的准确性和可靠性,利用收集到的数据样本对模型进行训练测试,并引入交叉验证法评估2种模型的性能。研究结果表明:PSO-BP神经网络能够准确预测不同情况下的气动压力幅值,而且在平均相对误差、平均绝对误差、均方根误差以及样本的决定系数等方面均比未优化的BP神经网络的好,具有更高的预测精度。通过建立的PSO-BP压力幅值预测模型,得到了压力幅值在不同条件下的变化规律。

永磁同步电机幅值控制集模型预测控制策略

传统有限约束集模型预测控制方法仅利用二电平电压源型逆变器的六个有效空间电压矢量和两个零矢量作为控制集合,致使永磁同步电机的相电流中存在较高的电流谐波。针对这一问题,提出一种基于旋转坐标系下电压幅值控制集合的幅值控制集模型预测控制方法。首先通过对电机的负载状态进行分析,根据电机电压状态方程设计电压幅值控制集合,然后根据电流参考值和电流预测模型选择出最优电压幅值,根据当前转子位置,将最优幅值合成逆变器电压矢量作用于电机。该方法能够有效地降低最优矢量的相位误差和幅值误差,从而减小电机的电流谐波和转矩脉动。同时,有限的择优范围和幅值控制集的设计,使得该方法有效地降低了算法的计算复杂度。最后搭建硬件实验平台,通过与电流环PI控制器和占空比模型预测电流控制器进行对比,验证了该方法在动态性能和稳态性能方面优越性。

一种考虑应变幅值和应变速率影响的超弹性SMA宏观唯象本构模型

为充分发挥超弹性SMA的减振特性,奠定应用理论基础,对SMA丝进行了力学性能试验研究,探讨了循环训练次数、应变幅值和应变速率对SMA滞回性能的影响。基于SMA丝力学性能测试结果,在广义粘塑性框架下,对Graesser宏观唯象本构模型进行了拓展。新模型考虑了马氏体正/逆相变过程中特征参量的差异以及大应变幅值下的马氏体硬化特性,并通过引入的内变量演化方程,描述了应变幅值和应变速率对超弹性SMA滞回性能的影响;通过Matlab/Simulink模块对超弹性SMA滞回曲线进行了模拟,并将预测结果和试验结果进行了对比。结果表明:所建立的应变幅值-应变速率相关型SMA宏观唯象本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映应变速率和应变幅值对SMA滞回性能的影响。

基于有效幅值的电磁兼容预测模型

为了对某探测系统不同工况下的电磁兼容性进行准确、快捷的预测,提出了基于有效幅值的电磁兼容预测模型。首先,根据该探测系统的工作原理定义了有效幅值,并利用配谐电路和带通滤波电路的幅频响应给出了有效幅值的计算方法。然后,用高度为敏感度阈值的平面去切割有效幅值的三维曲面,得到电磁兼容的分界线。最后,利用电磁测量传感器对辐射干扰进行直接测量,由辐射干扰的频率和幅度所决定的坐标,判断是否电磁兼容。实验验证了该预测模型的准确率为97.4%。