极值风速风向的联合概率密度函数

基于最大熵原理,构建极值风速风向的联合概率密度函数,并与Copula函数建立相互关联.以我国某地的极值风数据为例,建立极值风速的Gumbel分布模型以及对应风向的二阶混合von Mises分布模型;使用非线性参数优化算法确定极值风速风向的联合分布模型.采用该模型计算各风向角下不同重现期的基本风速值,并与建筑结构荷载规范值(GB 50009-2012)进行对比.结果表明,联合分布模型能够有效表征实际风速风向的概率分布特征.分别采用Spearman秩相关系数和线性-角度变量相关系数对模型的相关性予以验证,探究模型的有效性.

采用特征向量夹角联合概率密度函数的信源个数估计方法

针对传统信源数估计算法如基于Akaike信息论准则方法、最小描述长度准则方法及盖氏圆盘方法等存在低信噪比时性能下降甚至完全不能正确估计信源个数的问题,提出一种基于协方差矩阵特征向量之夹角联合密度函数的信源数估计方法.该方法采用样本协方差矩阵特征分解后噪声子空间的一特征向量与其他特征向量求夹角余弦,然后求这些特征向量之夹角余弦的联合概率密度函数值,最后将两相邻密度函数值相除与阈值比较确定信源个数.数值模拟与水池实验表明该方法在低信噪比时性能远远好于以往算法,在阵列信号处理中具有一定的应用价值.

合肥地区大气风速风向联合概率密度函数研究

在光电扫描系统中,热晕驻区会对激光大气传输能量产生严重的衰减,而热晕驻区出现的概率是由大气风速风向联合概率决定的。由合肥地区2007年5月至2011年6月的对流层风廓线雷达1 h平均风场数据,根据最小二乘法原理,分别拟合Frechet、Gumbel和Weibull概率分布,得到拟合参数及相关系数和剩余标准差,从而比较得到最优分布模型;在上述方法拟合不出较好结果的情况下,由样本数据,根据圆形正态概率分布的特点,计算出纬向风和经向风平均值和均方差,这样也可以得到风场概率随风速和风向的关系,从而计算某一风场对应的概率。

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

二维联合概率分布函数构造方法对结构串联系统可靠度影响分析

简要介绍了两种构造联合分布函数近似方法:基于Pearson相关系数的近似方法P和基于Spearman相关系数的近似方法S。推导了基于直接积分方法的串联系统失效概率计算公式,提出了两构件功能函数间负相关时串联结构系统失效概率上限值的计算公式。以理论联合概率分布函数是二维极值分布为例研究了两种近似方法在串联系统可靠度计算中的精度。结果表明,两种近似方法能够有效地计算串联结构系统可靠度,且精度很高,为不完备概率信息条件下串联结构系统可靠度分析提供了一条有效的途径。当两构件的功能函数正相关时,两种近似方法误差随串联系统失效概率的减小而增加,但近似方法与精确方法系统失效概率的差别最大也不会超过2倍;当两构件的功能函数负相关时,两种近似方法误差随系统失效概率的减小而减小,但两种近似方法的失效概率几乎与精确解一样。此外,两种近似方法误差不是随构件间相关性的增加而单调增加,而是存在一极大值。

结构动力非线性随机反应的联合概率分布

在密度演化理论基本思想的框架下,对广义密度演化方程进行推广,导出了结构不同反应量的联合概率密度函数演化方程．结合确定性结构非线性动力反应分析与二维偏微分方程求解的有限差分方法,可以获取结构不同反应量的联合概率密度函数的数值解答．分析实例表明：结构反应的联合概率密度函数呈丘陵状不规则分布,而不同反应量之间的相关系数是时变的．

基于连续型风速风向联合概率分布的风致结构疲劳分析方法研究

结合连续型风速风向联合概率密度函数和等效窄带法,推导了连续积分形式的风致结构疲劳寿命估算公式,并将其与区格离散形式的疲劳寿命估算公式做了比较。详细介绍了风速风向联合概率密度函数、风速边缘分布函数和风向边缘分布函数模型,以及模型参数的计算方法。最后选取钢天线实例工程模型,通过拟合实测风速资料,获得风速风向联合概率密度函数。再选择不同截面处关键点位置,估算出对应关键点疲劳寿命,取最小值为结构的风致疲劳寿命。结果验证了连续积分形式的疲劳寿命估算公式的合理性。

基于乘法定理和AL模型的风速风向联合概率分布的研究及应用

该文开展了风速风向联合概率分布的研究,以大理地区1971年~2017年47年间的风速日值数据资料为例,选用乘法定理和AL模型两种方法建立该地区风速风向联合概率分布。首先,对各风向以及全风向风速数据的最优概率分布进行研究;其次,分别基于谐波函数和混合von Mises分布对风向的概率密度进行拟合,并进一步基于乘法定理和Angular-Linear(AL)模型推导得出了风速风向联合概率密度函数;最后,对大理地区50年重现期内的极值风速进行预测。研究结果表明:Gumbel分布能更好地描述大理地区的风速分布规律,通过AL模型获得的风速风向联合概率密度函数明显优于基于乘法定理得到的联合概率密度函数;而忽略风向的影响将明显高估大理地区的极值风速。

基于风速风向联合概率的输电线路漂浮物故障风险评估

为了精确评估漂浮物对输电线路跳闸的影响,提出了一种以极值风速风向联合概率密度函数（JPDF）为基础,结合线路特征参数和地理环境因素的输电线路漂浮物故障风险评估方法。首先以极值风速及其风向角为双变量计算极值风速风向联合概率密度;其次根据线路特征参数、线路与风向夹角和输电走廊局部环境状况计算故障敏感性参数;最后结合该区域的漂浮物密度计算线路各段在不同月份的跳闸率,从而实现了漂浮物跳闸时空风险评估。以南方某市级输电网络为例,计算其线路漂浮物跳闸率,并根据跳闸率划分风险等级,风险等级与实际运行中线路漂浮物跳闸结果吻合度较高,证明了该方法的有效性。

柔性作业车间调度与视情维修的联合决策

针对设备状态可直接或间接检测获得的生产系统,提出柔性作业车间调度和视情维修的联合策略,决策变量分别为调度序列与视情维修序列,并建立两者的联合决策模型。进而根据联合策略,推导了相应的概率密度函数。通过数值分析,对比联合决策与独立决策的优化结果,表明了所建模型的有效性,并进行设备劣化参数的敏感度分析,验证了模型的正确性。

设备视情预防维修与备件订购策略的联合优化

研究设备的视情预防维修与备件订购策略的联合优化问题。在分析设备劣化与备件库存联合状态转换的基础上,给出了联合状态的稳态概率密度函数的显式表达式和数值求解方法。基于此联合概率密度函数,推导连续劣化的设备受备件库存状态影响的维修概率和备件的订购和持有概率,建立以设备的检测周期、备件订购阈值、预防维修阈值为决策变量,同时考虑维修和备件相关成本的长期平均费用率模型。通过数值试验验证了联合概率密度函数推导的正确性和所建立的模型的有效性。灵敏度分析结果表明维修成本和备件成本之间存在一定的权衡,只有将二者联合优化才能取得设备的全局最优联合策略。以氢气合成装置传输管道的变薄劣化为例验证了模型的实用性。

基于Copula函数的建筑动力风荷载相关性组合

为了得到经济合理的抗风设计方案,提出一种基于Copula函数的高层建筑动力风荷载相关性组合方法.在某高层建筑模型高频动力天平试验(HFFB)数据的基础上,通过Copula函数和风荷载分量的边缘分布构建任意两分量的联合概率密度函数(JPDF),引入条件极值,计算二者的相关关系和组合值;利用各风向角下的组合值构建了最不利包络荷载组合,并以此为结构的设计风荷载.结果表明,该方法能够确定给定保证率下任意两风荷载分量的组合关系;以最不利包络荷载组合为设计风荷载能保证结构的抗风安全性.

基于概率分析的公路系统灾害风险研究

针对高寒地区公路系统遭遇雪灾规模大、持续时间长的特点,以黑龙江地区公路系统及其常遭遇的风吹雪灾害为研究对象,从灾害发生机理探究灾害形成的宏观条件;基于概率论思想,通过影响因素的联合概率密度函数,将致灾因子发生可能性、危险等级及危险强度三者联系在一起,阐明了致灾因子的危险性评价理论;在公路系统脆弱性评估的基础上,构建了适用于寒区公路系统的风吹雪灾害风险评估体系.通过此体系对黑龙江省2017年2月份内的风吹雪事件进行评估,并将预测结果与省气象信息中心发布的道路预警进行对比.结果表明:研究区公路网在评价时段内相对风险等级最高的是鹤岗-伊春线、绥化-大庆线的绥化段、哈同公路的哈尔滨和佳木斯段以及牡丹江市周边,其相对风险概率大于0.69,需要对此路段多加关注.该研究在一定程度上为今后寒区公路网的雪灾救援及物资配置提供了参考,使得寒区防灾减灾任务更加具有针对性.

基于条件失效率函数的多维寿命分布刻画

当在分析一个有若干部件组成的系统的联合分布时,系统的多维寿命分布不易把握,由于条件失效率函数有很好的直观意义且易获得,用条件失效率函数去刻画寿命分布是一种有效的新途径.通过所定义的3类条件失效率函数刻画三维寿命分布,并推广到刻画n维寿命分布.同时定义了3个相依部件组成的三维联合失效率函数并给出用这3类条件失效率函数刻画它的方法,进而推广到刻画n维的联合失效率函数.

基于Copula函数的列车减振器蜕化率估计

为了准确估计高速列车转向架关键部件的机械磨损程度,提出了一种基于Copula函数的抗蛇行减振器阻尼参数蜕化率估计方法。该方法以高速列车抗蛇行减振器阻尼系数在不同蜕化率下的振动信号为研究对象,经过小波包滤波后,通过泛化高斯分布对各信号的边缘分布进行拟合,并使用Gaussian Copula函数构建不同蜕化率下的信号与车辆正常时信号的联合概率密度函数。提取联合概率密度函数的均值作为特征,并对目标信号的蜕化率进行估计。对某型高速列车转向架抗蛇行减振器不同参数蜕化率的振动信号进行实验,并与真实值进行比较。实验结果表明,在200 km/h速度下,实验误差均在范围内,表明了该方法的有效性。

白噪声海浪激励下船舶非线性横摇运动的概率分析(英文)

应用求解FPK方程近似解的一种新理论研究白噪声激励下船舶非线性横摇运动的联合概率密度函数及稳定期望穿阈率。船舶随机横摇运动微分方程考虑到阻尼力与恢复力的非线性。新理论基于减少FPK方程的误差以获得参数化的联合概率密度函数。应用本理论易得一维积分表达的系统响应的概率特性,如联合概率密度函数及稳定期望穿阈率。近似解与精确解的比较结果表明:新理论在研究白噪声激励下船舶非线性横摇运动是非常有效的。

基于多元Copula函数的连续梁桥整体地震易损性分析

为了解决传统桥梁易损性分析只选取单一典型构件代表整体易损性而导致精度偏低问题,提出以连续梁桥为代表的桥梁可以视为由桥墩、桥台支座、桥墩支座等多个构件组成的三元串联体系,并采用墩端曲率或基于弹塑性耗能差率的损伤指数和支座位移来量化相应构件的损伤程度,进而进行构件易损性分析.引入多元Copula函数,在求出主要构件易损性的基础上,考虑各构件之间的相关性,构建相应的联合概率密度函数,从而建立求解三元构件系统地震易损性的方法.算例分析表明基于多元Copula函数的桥梁系统易损性能够更真实地表征桥梁整体的损伤特征和易损性,且能代替大量抽样分析,明显提高计算精度和效率.

经典风险模型中破产变量的联合分布

破产理论对风险衡量和风险调控至关重要,破产索赔作为破产理论的一大重点问题,通过研究总索赔额随时间的分布,可以对风险进行较好描述,根据其分布的特征,可采取注资及保费再调整等方式进行风险调控.在经典风险模型中,优先考虑的4个破产相关变量为:破产时间、截止至破产时的总索赔额、截止至破产时的总索赔次数及破产时的赤字.本研究考虑截止至破产时的总索赔额与其他破产变量的联合概率密度函数,给出当个体索赔为指数分布时,不同联合概率密度函数的表达式.指出当个体索赔分布服从某一类特定分解形式时,联合概率密度函数的表达式也可以分解并求出。

南水北调中线工程冬季输水冰情风险研究

针对南水北调中线工程冬季输水冰情的安全运行问题,以南水北调中线工程河北段为研究对象,以热平衡理论为出发点推导出目标单元渠段的整体总热量变化公式;采用单因素局部分析法选出风险评价指标,基于概率论构建了风险评价指标之间的联合概率密度函数,将气象事件发生概率、热量变化率与冰情风险等级一一对应,从而对渠道冰情进行风险评估。对2021年1月6—8日南水北调中线工程河北段输水渠道冰情风险分析结果表明:在整个热交换过程中,短波辐射、蒸发和对流热交换是影响热量变化的主要因素,且夜间渠道的热量散失明显大于白天,加大了夜间发生冰情的风险;沙河节制闸—渠末段虽然与其他渠段风险等级一样,但其单位面积热量损失明显高于其他渠段,接近于极高风险,应加强对该渠段的实时监测并做好冰情防护。

间歇式空气辅助喷雾的时变特性研究

基于间歇式空气辅助喷射系统,采用高速相机和相位多普勒粒子分析仪对时变条件下的喷雾特性展开试验.对比分析了不同喷射控制参数以及空间采样位置的液滴尺寸-速度联合概率密度分布函数(JPDF)、液滴平均直径与速度,并对喷雾场的气流速度和相间滑移速度进行计算.结果表明:油、气喷射脉宽比大于8时,喷雾的投影面积随喷射时间保持递增趋势;不同工况下的液滴直径-速度的联合概率密度均呈单峰分布特征;液滴直径主要分布在0~40μm范围,而液滴速度分布范围为0~150 m/s;喷油脉宽的增加会显著增大喷雾液滴直径并降低液滴运动速度;气、油喷射脉宽比大于0.25会导致喷雾发展后期的液滴被进一步加速;不同油、气喷射脉宽比下的相间滑移速度不受喷射时间的影响,而不同气、油喷射脉宽比下的相间滑移速度则受到喷气脉宽与喷射时间的共同影响.