基于振动台试验的加速度积分位移方法可靠性研究

土体应变变形是土工测试技术的重要难题之一,加速度积分位移是目前动荷载下原位监测和模型试验中认识土体剪应变响应的一种普遍方法,但缺乏验证与可靠性研究。设计砂质边坡-摇臂-质量块振动台模型试验,实测两地震荷载下多组工况的质量块加速度与位移响应时程,探讨了4种代表性方法求解动态、永久位移的可靠性及偏转影响。结果表明,动态位移求解采用高通滤波是一种可靠途径且受积分方式影响较小,各方法在动态位移工况中积分位移与实测相比,峰值平均误差小于等于25%;双拟法积分位移发生严重偏离,与函数形式和处理过程相关。永久位移求解采用高通滤波导致加速度低频成分缺失而无法得到永久位移;双拟法积分位移与实测相比吻合较好,两地震荷载中误差分别为7%和5%;偏转对动态位移求解可靠性影响较小,但对永久位移影响严重,双拟法呈现发散而失真。试验方法与结论,对认识加速度积分位移求取土体剪应变的可靠性和合理选取数据分析方法具有重要科学价值和指导意义。

基于加速度阵列反演循环剪应力–剪应变的积分位移方法影响

基于加速度阵列的循环剪应力–剪应变反演分析方法被广泛用于原位场地观测和物理模型试验,但积分位移方法、分布函数等关键因素的影响尚缺少认识。选取4种代表性一维剪切梁分布函数,利用一组动力离心模型试验,探讨了积分位移方法对反演剪应力、剪应变的影响特征与规律,并分析了滞回圈和模量阻尼比的变化趋势。结果表明:(1)积分位移方法对反演剪应力和剪应变影响显著,采用积分位移方法处理后的加速度时程求取剪应力是有效保障滞回圈光滑性和闭合性的重要条件;ARI与USGS方法相比,后者对原加速度时程相位和幅值的影响不可忽略。(2)线性、三次样条、加权残差等3种剪切梁分布函数取得剪应力、剪应变结果十分吻合,可忽略分布函数的影响,而余弦法分布函数获得结果离散性较大,不宜选取。(3)积分位移方法对剪切模量具有略微影响,但对阻尼比影响较为显著,ARI法获得阻尼比发展趋势符合一般规律认识,而USGS法与之相悖。研究方法和结论,为有效可靠获取原位场地、土工物理试验等循环剪应力–剪应变响应和验证本构关系模型,提供了重要指导依据和方法支撑。

弹性理论几类导数边界积分方程之间的变换关系

导数场边界积分方程通常难以应用 ,因为存在着超奇异主值积分的计算障碍。弹性理论中有几类不同的位移导数边界积分方程 ,本文采用算子δij和∈ij(排列张量 )作用于这些导数边界积分方程 ,做一系列变换 ,原有的超奇异积分被正则化为强奇异积分获解。从而建立了这些位移导数边界积分方程之间的转换关系 ,它们均可以归结为自然边界积分方程。自然边界积分方程仅存在容易计算的Cauchy主值积分。自然边界积分方程分析可直接获得边界应力和位移导数。

基于加速度传感器的油井功图位移测量的算法设计与优化

针对传统示功仪采用拉线法测量位移不易维护和采用加速度传感器测量位移精度不高的问题,设计了一种基于高精度传感器的算法,从底层数据采集和数据处理方法出发,结合硬件,选用新式的自适应采集模式,根据油井运行的特征,采用积分求位移的算法,实际测试结果表明,算法精度很高,同时通用性更强。

采用MATLAB进行振动台试验数据的处理

结合振动台试验 ,利用MATLAB语言及其工具箱函数为工具编写了两个程序 ,得到模型传递函数和积分位移 ,与专业软件得到的结果吻合很好 ,可代替专业软件或动态信号分析仪的部分功能 。

基于二元LSTM神经网络的船舶运动预测算法研究

在海况环境下,进行船舶运动预测时。由于惯性传感器采集系统本身的电学特性,会产生误差偏移,影响预测的准确性。针对这一问题,在常规长短期记忆网络(LSTM)的基础上,设计改良了一种二元的LSTM网络架构。在船舶运动仿真平台上进行模拟船舶升沉运动实验,并通过惯性传感系统测量仿真平台实时积分位移进行计算验证。验证统计该网络预测结果峰差值均方差0.64%,均值均方差0.42%,峰值均方差0.57%,证实该网络较常规LSTM在船舶运动预测领域具有更好的针对性和适应性,更准确的对船舶运动进行预测。

Matlab在地震工程研究中的应用实例

Ｍａｔｌａｂ是解决科学工程计算问题的高效工具。本文具体论述了如何Ｍａｔｌａｂ语言实现求地震反应谱，以及加速度记录求积分速度，积分位移，由此说明Ｍａｔｌａｂ语言在地震工程研究中具有良好的实用性，值得在土木工程领域推广使用。

高速铁路地震预警震级快速准确预测方法

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出基于位移平方积分的地震震级预测方法,并与具有代表性的基于平均周期和基于位移幅值的地震震级预测方法进行比较。应用2008年汶川Ms8.0级地震的记录数据,分别推导基于位移平方积分、平均周期和位移幅值这3个特征参数的地震震级预测公式;对比3个公式的预测结果可知,基于位移平方积分的地震震级预测方法预测的震级偏差的标准差最小。通过对地震数据进行频域特性解析,拟合分析3s初始P波谱强度的对数与预测震级偏差之间的相关性,进而提出对震级偏差进行有效修正的方法,修正后的预测方法能够缓解预测大地震时出现的震级"饱和"现象,提高震级的预测精度。提出的基于位移平方积分的地震震级预测公式与修正方法可以实时、准确、快速、有效地预测复杂震源的地震震级,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

复合材料桥联问题的近似解析分析

纤维增强复合材料发生损伤时出现的桥联问题,最终可归结于对一个积分方程的求解,且通常该积分方程只能采用数值解法.在分析数值解的基础上进行了解析分析,并给出了数个较有价值的近似解析结果.

基底不透水条件下埋置基础沉降的Biot固结理论解

基于 Biot固结理论 ,分析了基底不透水 ,侧壁为半透水介质的埋置基础沉降随时间变化规律。采用 Hankel和 L aplace变换 ,简化固结控制方程。基底平面的渗流和接触应力采用级数逼近的方法模拟。获得了地基表面和基础底面任意点的位移积分形式解。运用反变换技术可以获得位移随时间的变化规律。该方法对于复合地基、沉井基础等地基的固结理论研究及工程设计均有一定的借鉴意义。

扰动线运动对惯性系粗对准影响分析及优化方法

针对扰动线运动对惯性系粗对准精度影响较大的问题,通过分析惯性体坐标系下重力加速度积分矢量的物理含义,给出了受扰动线运动影响的惯性系粗对准的误差分析。并在此基础上提出了基于位移积分矢量构造定姿矢量矩阵的抗扰动粗对准算法,利用对速度积分矢量进一步积分得到的3个时间点的位移积分矢量构建姿态解算矩阵,抑制扰动线运动对粗对准精度的影响。仿真结果表明,该算法可有效减小扰动线运动影响下的对准结果振动幅值,能够快速收敛到满足精对准使用的精度范围,从而提高武器装备环境适应性。

自适应鲁棒加速度积分新方法与可靠度分析

基于加速度阵列的剪应力-剪应变反演分析方法被广泛用于模型试验与原位监测,但其准确性与可信性尚未在岩土工程界形成共识,重要原因之一是加速度积分的位移可靠性缺乏研究。开发一种新型自适应、鲁棒加速度积分方法(adaptive robust integration approach,ARI),避免了传统人为干扰、经验参数、滤波等因素影响,具有传感器偏转校正、拟合函数自匹配、残余位移识别等特点。设计与开展动态、偏转等不同条件下砂质边坡振动台试验,探讨了ARI法积分位移的精度和可靠度。试验结果表明:ARI法与USGS法相比,有效降低滤波引起的峰值误差和解决时间的不规则超前;3种不同周期荷载下,ARI法求解动态积分位移与实测位移相比,平均峰值误差为7.69%,相关系数为0.99,谱面积误差为1.97%;偏转影响条件下,ARI法求解动态积分位移与实测位移相比,平均峰值误差为8.92%,相关系数为0.97,谱面积误差为4.21%。2组盲测试验的结果表明,不同类型和性能参数传感器对ARI法的积分位移精度与可靠度影响可忽略,7~15 mm高频小位移下平均峰值误差为9.74%,ARI法在不同位移和周期荷载下均能保持较好自适应性与鲁棒性。提出的加速度积分位移新方法与验证试验结果,对提高岩土模型试验与原位监测加速度积分位移的求解精度和增强其内部土体反演剪应力-剪应变响应的科学认识,具有重要理论意义与应用价值。