基于Monte-Carlo模拟的小样本下齿轮疲劳极限计算方法及软件开发

齿轮疲劳极限评估Dixon-Mood(D-M)法的试验样本需求量较大,标准差估计值存在较大偏差,因此基于Monte-Carlo模拟提出小样本的齿轮疲劳极限分析方法(CQUboot),并结合大量弯曲疲劳极限试验对D-M法和CQUboot法进行了对比分析。与GB/T 14230—2021《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》推荐的20~22个样本计算结果相比,样本量降至12时,D-M法的最大误差为15.76%~24.99%,CQUboot法为8.02%~12.98%;以12.66%为疲劳极限预估允许的最大误差时,D-M法至少需要10~18个样本点,CQUboot法只需8个样本点。

Monte-Carlo模拟在土壤重金属生态风险评价中的应用

离散检测数据的重金属生态风险评估往往受采样数据空间覆盖度有限、检测数据随机波动等问题影响,使评价结果具有较大的不确定性.相对而言,基于地方区域的重金属概率统计以概率的形式解释污染等级的占比,能更有效指导风控方案的制定、污染的修复和场地的管控.本文应用Monte-Carlo模拟结合Hakanson潜在生态风险指数法,对云南省内某小流域土壤中的8种重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn)展开调查,分别从单种金属的污染等级、风险等级,以及整个区域的生态风险三个维度阐述当地的污染状况,系统性评估了当地的生态风险.研究表明Cd是主要污染贡献因子,其生态风险应引起重点关注.本研究证实了Monte-Carlo模拟可有效平衡Hakanson潜在生态风险指数法的随机性,将二者结合可更加全面精确地反映重金属的生态风险.

Fe-Cr二元合金微观组织演化的质量密度场耦合动力学Monte-Carlo模拟研究

本文建立了一种全新的将动力学Monte-Carlo粒子模拟与基于归一化Gauss函数基组的质量密度场空间粗粒化模型耦合的杂化模拟算法.采用该杂化模拟算法,系统对比研究了4种Cr原子含量分别为12.8%,20.0%,30.0%和40.0%的Fe-Cr合金中Cr相在温度为673 K下的时效析出动力学机制,及其时效不同阶段微观组织形貌的演变规律.研究得出Fe-Cr(12.8%)合金富Cr相时效组织形貌呈现孤立颗粒状空间分布形态,时效机制属于形核-长大(NG)机制;对于Fe-Cr(30.0%)和Fe-Cr(40.0%),富Cr相时效形貌在形核-生长及熟化阶段均呈现为三维蠕虫状空间分布特征,时效机制属于条幅分解(SD)机制;对于Fe-Cr(20.0%)合金,其富Cr相组织演化特征介于NG和SD机制之间.研究进一步发现Cr原子短程序参量可用来分析富Cr相形核-生长阶段Fe-Cr合金原子尺度结构的演变,但对于时效熟化阶段微观结构组织变化不敏感.基于空间粗粒化后Fe-Cr合金微观组织形貌,进一步分析了4种Cr原子含量下Fe-Cr合金相变动力学参数如富Cr相体积分数、平均粒径及相颗粒数密度随时效时间演变.本文建立的质量密度场耦合动力学Monte-Carlo模拟方法,为开发多尺度算法模拟合金时效动力学机制及微观组织形貌演变提供了新的思路和研究基础.

基于Monte-Carlo模拟的公路黄土高边坡可靠性研究

本文分析了Monte-Carlo模拟法的基本原理,建立了基于简化Bishop圆弧法的极限状态方程;以陕西公路某黄土路堑高边坡为例,分析了模拟次数、计算模型以及土性参数的变异系数对可靠指标的不同影响,从而为公路黄土路堑高边坡可靠性分析提供了参考依据。

疏松砂岩油层出砂问题的Monte-Carlo模拟

石油开采过程中,由于水动力的冲刷等作用引起的疏松砂岩储层出砂,会导致储层损害和产能降低,甚至造成套管损坏、油井报废。通过分析疏松砂岩油藏出砂发生和发展的机理,设计了出砂预测的数学模型。在此基础上,用Monte-Carlo法模拟疏松砂岩油藏出砂的发生和发展。孔隙介质的渗流参数服从给定概率分布的随机变量。模拟结果表明,在同一生产压差下,出砂几率随井距的缩短而增大,当井距一定时,随着生产压差的增大,出砂几率增大;储层越不均匀,出砂的几率越大,但是扩展到大量出砂的几率较小,反之,储层越均匀,油藏出砂的几率越小,但是扩展到大量出砂的几率却越大。总之油藏是否出砂,不仅与生产压差有关,还取决于储层的非均质程度。随机模拟的结果能很好地与实验室试验结果相印证。

GERT网络活动关键度指数的Monte-Carlo模拟分析

本文首先给出GERT网络活动关键度指数的定义;随后讨论了GERT网络的模拟求解方法,在此基础上得到GERT网络活动关键度指数的Monte-Carlo模拟计算步骤;最后,对一个实际R＆D项目的GERT网络活动关键度指数进行了模拟分析,由此说明了本文研究成果的应用价值。

Monte-Carlo模拟方法在风工程中的应用

用 Monte- Carlo模拟方法建立了上海的台风年最大风速概率分布 ,由此推算的 30 a、50 a一遇风速 (韦伯尔分布 )和实测风速值接近。表明由 Monte- Carlo模拟方法得到的台风年最大风速概率分布较为合理 ,在东南沿海台风多发区域 ,该方法是产生年最大风速概率分布的有力工具。

纤维增强复合材料疲劳渐进破坏过程的Monte-Carlo模拟

基于纤维增强复合材料的热/机械疲劳损伤机理,考虑纤维强度的统计特性和金属基体循环响应的特征,发展了纤维断裂、基体和界面局部循环塑性以及基体/纤维脱粘等细观模式控制的疲劳破坏分析模型,结合Monte-Carlo方法研究了复合材料在循环载荷作用下的渐进破坏过程和疲劳行为,将纤维的统计强度、基体热塑性以及界面特性与复合材料的疲劳寿命定量地联系起来。

基于Monte-Carlo模拟的进场排序不确定性研究

为了提升终端区航班排序抵御不确定因素扰动风险的能力,保证航班运行效率及降低延误损失,综合考虑终端区运行的多种约束限制。基于不确定性因素对进场航班影响分析,以航班总延误和管制干预最小为目标,建立进场航班排序的多目标随机期望值模型。应用Monte-Carlo模拟方法刻画航班运行状态随机变量的统计特征,将模型所求目标函数值表征为随机模拟的数学期望,设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)寻求模型的Pareto最优解集,绘制不同阈值的缓冲间隔下得出Pareto前沿拟合曲线。采用广州终端区典型时段进场航班数据进行仿真验证,结果表明模型中不同阈值范围的缓冲间隔设置,可提供权衡航班延误和管制干预之间的合理化建议,且最高可降低32.4%的航班延误。所提方法能有效缓解繁忙机场航班延误,提升航空运输服务能力。

基于Monte-Carlo模拟的多枚弹道导弹突防反导防御系统效能研究

基于弹道导弹突防反导防御系统的过程，对弹道导弹突防反导防御系统的效能进行了Monte-Carlo模拟；结合案例，在一定规模弹道导弹进攻下，仿真分析了反导防御系统采取不同策略对导弹弹头、重诱饵、轻诱饵的发现、跟踪、识别、单发拦截能力与弹道导弹突防效能的关系，并推导出2个提高导弹突防效率的有效途径。

ZSM-5沸石晶粒结焦失活过程的Monte-Carlo模拟研究

建立了ZSM-5分子筛催化剂晶粒的三维Monte-Carlo模拟体系,模拟了在该体系上对苯/乙烯烷基化制乙苯反应的结焦失活过程。模拟实验结果和催速失活实验结果吻合; 模拟失活历程经历高水平活性稳定期、活性衰退期和低水平活性稳定期三个阶段。并用Monte-Carlo方法研究了酸性位比例、晶粒大小和苯烯比对活性稳定性的影响。

基于Monte-Carlo模拟的余王扁边坡可靠性分析

介绍了Monte-Carlo法的基本原理,以西安市雁塔区余王扁黄土高边坡为例,应用岩土工程和岩土环境模拟计算仿真软件Geostudio-slope/w,采用摩根斯坦—普拉斯法(Morgenstern-Price)边坡稳定性分析方法,对该边坡不同工况下的可靠性及稳定性进行分析,得出了相应工况的稳定系数、可靠性指标和破坏概率,计算结果与实际相吻合,从而实现了Geostudio软件与蒙特卡罗法的结合,也为黄土高边坡可靠性分析提供了参考。

球形石墨空腔电离室壁修正因子的Monte-Carlo模拟和实验测量

采用Monte-Carlo模拟和实验测量两种方法对30 cm^3和10cm^3球形石墨空腔电离室在^(?)Coγ射线下的壁修正因子K_(wall)进行研究。实验和模拟计算结果的比较表明,传统的线性外推法确定的壁修正因子比Monte-Carlo模拟计算结果约偏低1．0％。对美国国家标准技术研究所(NIST)国家空气比释动能基准组的30 cm^3和50 cm^3球彤石墨空腔电离室在^(60)Coγ射线下的相对电离电流和壁修正因子进行了Monte-Carlo模拟计算,计算的相对电离电流值与NIST发布的实验测量值在0．12％内吻合。

CSTR-BZ复杂化学反应的Monte-Carlo模拟

在 Monte-Carlo算法中引入流率项 ,通过对具有流率分叉结构的 CSTR-BZ反应体系 SNB( Showalter-Noyes-Bar-Eli)模型的随机分析 ,讨论了最低反应浓度的意义及流率项连续性的影响 .与实验结果及确定性数值积分结果比较表明 ,对于流动的实际反应体系 ,基于“质量作用定律”的宏观确定性方法仍具有适用性 .

油砂地层中子-伽玛能谱Monte-Carlo模拟

本工作应用自行研制开发的中子 伽玛能谱测井的中子 伽玛射线随空间、能量、时间分布的蒙特卡罗模拟软件包计算了裸眼井、井眼里无下井仪器、油饱和砂岩地层、井眼注油条件下沿井轴和井壁的中子 伽玛射线随能量、时间分布及沿井轴和沿井壁的中子 伽玛射线能谱 ,研究了源距对中子 伽玛射线随能量、时间分布以及井轴与井壁中子 伽玛射线能谱的影响。

Monte-Carlo模拟偶极缺陷对铁电系统的影响

应用晶格基Monte-Carlo法模拟偶极缺陷的二维铁电系统的开关特征.将两种类型偶极缺陷引入晶格基铁电体系中,一种类型偶极缺陷的位置偏离格点;另一种缺陷为不可翻转的偶极子.已证实引入偶极缺陷使矫顽场强下降.第一种类型偶极缺陷在开关过程中会造成偶极方向两次连续的90°取向;而第二种类型偶极缺陷铁电系统的开关特性几乎全是一种简单的180°翻转.

采用Monte-Carlo模拟技术计算裂隙岩体的渗透系数张量

裂隙岩体的渗透系数张量是一个非常重要的岩体水力学参数。本文采用结构面现场测量及统计分析方法建立岩体结构的概率模型 ,进而采用 Monte-Carlo模拟技术生成岩体裂隙网络模型 ,由裂隙网络模型中的连通裂隙计算岩体的渗透系数张量 ,并给出了工程应用实例。

基于Monte-Carlo模拟的矿岩可崩性评价

矿岩可崩性是判别矿山能否采用自然崩落法采矿的重要参数,通过对Monte-Carlo模拟技术原理的分析,研究节理面空间块度分布的特征,经合理选取优势节理组,对影响可崩性评价的参数进行定量分析,建立矿岩块度三维模型,利用Makeblock软件系统对矿岩进行可崩性评价。利用上述方法对金川Ⅲ矿区进行可崩性评价,评价结果表明崩落块度体积在0.1～1.4 m3之间,其中体积小于0.4 m3的块体占85.5%,矿体采用自然崩落法进行开采的效果很好。同时,为证明Monte-Carlo模拟法的可靠性,采用劳布施尔法对金川Ⅲ矿区的矿岩可崩性进行分析,结果表明,运用Monte-Carlo模拟法对矿岩可崩性评价是可靠的。

大面积金属电极腐蚀电位随时间变化的Monte-Carlo模拟

报道了一种利用Monte Carlo对大面积金属电极腐蚀电位的模拟方法 .模拟结果表明 ,采用Monte Carlo对大面积金属电极腐蚀电位的模拟与裸露丝束电极的测量结果相一致 .从而说明将整块金属电极分散为多电极体系———丝束电极进行电化学测量是可行的 .

Monte-Carlo模拟法在期权定价中的应用

期权定价最常用方法就是Black -Scholes期权定价公式。这种方法使用一个随机模型来描述构成期权的股票价格的动态过程 ,它是建立在关于此过程概率结构的某些假设基础上的。但当这些假设无效时 ,模型无解析解 ,因此有必要运用数值分析方法来求出其近似解。本文在Black─Scholes股票期权定价模型的基础上 ,研究了期权的数值分析法———Monte -Carlo模拟法 ,为期权的定价提供了估值的数值计算方法。