Monto Carlo方法在测量不确定度评定中的应用

测量不确定度的评定决定了测量结果的可靠程度,而测量中的测量不确定度分量往往是服从各种分布的随机变量,当随机变量是非正态分布时,测量不确定度的计算公式的误差较大。本文借助于Monto Carlo(MCS)方法对测量不确定度分量进行分析处理并加以评定。仿真结果表明,该方法在测量不确定度的模型建立上具有较好的效果,且适用范围更加广泛。

一般情况下比热流参数的Monte-Carlo方法计算

文献(1)建立了处理辐射换热的一个新热流法的数学模型,并指出该模型与其它模型的本质区别表现在比热流参数上,全面准确地处理比热流参数是新热流法能较好地应用于实际工程问题的关键。本文给出一般情况下用Monte-Carlo方法求解比热参数的数学模型。作为例子,本文还给出了一个具体情况下的计算结果,它与文献(1)的预见相符。

蒙特卡洛法仿真激光在水下信道中的传输特性

针对海洋港湾海水强吸收和高散射的特性,文章利用蒙特卡洛方法仿真研究了激光在浑浊港湾海水中的传输特性。文章在一定的光波长、光能量和发散角下,量化分析了水质参数和传输距离对激光的功率、脉冲响应以及光斑质量的影响。研究结果表明,激光在浑浊港湾海水中传输时,随着衰减长度的增加,光功率的衰减特性保持一致,且光功率的衰减速度不符合比尔定律所描述的线性关系。在相同的水质条件下,光脉冲的宽度和光斑的尺寸随着传输距离的增加而增大,但是当传输距离从20个衰减长度传输至30个衰减长度时,光脉冲宽度基本不变,光脉冲展宽量的变化小于1 ns,此时光斑尺寸持续增大。另外,在相同的衰减长度处,光脉冲和光斑的展宽量随着水质衰减系数的增大而减小。

参数分布类型对水工钢闸门可靠性影响分析

基于水工钢闸门在正常使用极限状态下相对变形破坏和承载能力极限状态下抗弯剪复合强度破坏两种破坏模式,分别建立了相应的失效概率分析模型,通过蒙特卡罗模拟,探讨了不同参数分布类型对平板钢闸门中露顶门和潜孔门两种破坏模式失效概率的影响。结果表明,在同一失效模式下,当变量自身变异性保持不变时,其不同分布类型得出的失效概率比较接近,相较于露顶门,潜孔门失效概率更大,更容易失稳;但参数分布类型对潜孔门失效概率影响较小,对露顶门影响较大;各参数变量服从对数正态分布时,不论露顶门还是潜孔门均会出现相对于正态分布更大的失效概率,若仅考虑变量的正态分布类型则容易引起对水工钢闸门可靠性过高的估计。

利用相控模型进行井间参数预测

储层物性参数在空间的展布 ,一直是储层非均质性研究的难点 .利用分形和蒙特卡洛方法 ,在精细的沉积微相及小层对比研究基础之上 ,预测了井间的岩石相分布 ,并根据取心井资料 ,建立了各种岩石相的渗透率相控模型 ,从而预测出井间渗透率的分布 .该方法以地质特征为基础 ,将地质资料与数学方法相结合 ,充分体现了渗透率在井间既具有连续性 ,同时变化又非常剧烈的特点 ,为储层物性空间预测提供了新的思路 .

飞行器姿态对空间相机像移补偿的影响

通过分析飞行器姿态对像移补偿结果的影响,提出空间相机对飞行器姿态精度的要求以实现高精度的像移补偿。根据调制传递函数对像移匹配特性的要求进行分析,确定了允许的像移匹配误差。然后,用蒙特卡洛法(即统计试验法)对像移速度误差进行分析和计算。最后,确定了满足空间相机像移补偿要求的姿态精度。通过计算得出,满足96级TDI-CCD像移匹配误差要求的飞行器指向精度应优于0.1°,姿态稳定度应优于0.005°/s。实验结果表明,本文提出的方法简单,易于实现,适用于空间相机像移补偿系统的研究。

一种基于参考节点选择模型的无线传感器网络定位算法

定位技术是无线传感器网络的关键技术之一,移动节点的定位则是定位技术中的难点。目前以蒙特卡洛算法为基础的几种定位算法普遍存在对锚节点数量要求较高、定位误差较大的问题。针对实际应用中一般的运动模型,提出一种基于参考节点选择模型的蒙特卡洛定位算法(MCLAS),采样时通过参考节点选择模型,将相邻节点纳入参考节点选择范围,尽量选取距离定位节点较近且分布均匀的参考节点构成采样盒,位置估计时利用样本与节点依据运动模型预测的上一时刻运动方向的角度确定权重,避免低质量样本的过度使用,提高定位精度。仿真结果表明,算法在定位精度、定位覆盖率和时间复杂度等方面具有较好的性能。

激光在随机分布烟尘团簇粒子中的衰减特性

基于分形理论,采用团簇—团簇凝聚模型对随机分布烟尘团簇粒子的分形结构进行了模拟.利用离散偶极子近似方法研究了不同类型的随机分布烟尘团簇粒子的单次散射特性.利用蒙特卡罗方法研究了激光信号在随机分布烟尘团簇粒子中的传输衰减特性.讨论了入射角、激光波长、烟尘粒子数密度以及组成单个烟尘团簇粒子的原始微粒粒径和数目等参量对激光衰减特性的影响.研究结果对激光在复杂随机介质中的传输衰减特性分析提供了理论依据.

机载成像系统像移计算模型与误差分析

研究了机载成像系统的像移及其对成像质量与相机分辨率的影响。为准确获取像移矢量,实现成像系统像移补偿,提出了一种基于坐标变换的机载成像系统像移计算模型。通过线性坐标变换,建立了从地面目标景物到成像系统像面的坐标变换模型,推导了地面目标景物在成像系统像面的解析表达式,根据坐标在相机积分时间内的变化来确定像移矢量。分析了成像系统像移误差的主要来源,讨论了载机轨道坐标、飞行姿态角和相机视轴角误差对像移计算结果的影响,采用蒙特卡罗方法分析和统计了像移计算误差。样本实验结果表明,在载机姿态角和相机摆角不变条件下,像移量与载机速度成正比,与目标距离成反比,像移误差随着参数误差的增加而增加,其中载机经度和纬度误差是影响像移计算误差的重要因素。结果显示本文方法对机载成像系统的像移补偿具有实用价值。

坦克火力对抗仿真研究

利用"蒙特卡罗"随机模拟方法对坦克火力对抗这一过程进行仿真,得出了近似实战的仿真结果。通过改变作战系统的初始值,还可以获得不同战术背景下理想的、描述了火力对抗结果的基本数据,这对坦克火力对抗中兵力部署和火力控制具有十分重要的意义。

基于ANSYS的概率设计的高速电主轴抗共振的可靠性分析

运用ANSYS软件中参数化设计语言与蒙特卡罗法相结合的随机有限元法研究高速电主轴抗共振的可靠性,以转子-轴承系统为对象,选择多种设计参数为随机变量,在设定的统计分布情况下进行电主轴避免共振的可靠性分析,通过ANSYS的PDS模块的结果显示计算出了高速电主轴抗共振的可靠度。

基于有限元的套管可靠度概率分析方法

传统的套管强度设计是基于影响因素的确定值而分析计算的,参数的不确定性往往被忽略或通过安全系数来补偿。为此,借助概率有限元方法,充分考虑几何模型的复杂性以及套管功能函数影响因素的随机性,建立了多随机性因素作用下的套管可靠度的Monte-Carlo模拟方法,预测了套管的安全可靠性。通过敏感性分析可以看出,外挤载荷影响因素为主时,载荷大小及其不均匀性、水泥环厚度和套管内压力对套管可靠度影响最大,在套管强度分析时,重点考虑这些因素更有实际意义。灵敏度分析只能计算影响因素与响应间的相关性系数,对于影响因素与响应呈非线性变化的情况,需要结合其他方法进行分析。最后指出,套管可靠度概率分析方法建立的基础是套管功能函数随机输入变量的统计特征,可信度较高的随机影响因素概率数字特征是该方法计算精度的决定性因素,因此,需要在钻井过程中建立完备的参数统计特征库。

面向航电计算平台的多态动态故障树分析方法

针对航电计算平台的多态性、动态性的系统特点和不同计算性能的可靠度分析需求,在传统动态故障树分析方法的基础上提出了支持多态性分析的串行门、并行门、条件门,多态冷备件门,设计了一种多态动态故障树分析方法.采用该方法构建了一种典型架构航电计算平台的性能多态动态故障树,基于蒙特卡洛仿真对该多态动态故障树进行了求解.该方法可对航电计算平台不同性能要求下的可靠度进行定量分析,为航电计算平台的可靠性设计提供理论数据支持.

基于FEM的滑动螺旋副螺纹牙根应力计算及PDS仿真分析

目前,滑动螺旋副螺纹牙根应力的分析计算仍然是基于材料力学悬臂梁理论和假设的计算方法,与精确解有较大的差距。利用有限元分析软件ANSYS 10.0对5种型号梯形螺纹牙根应力进行了有限元分析,得出了等效正应力等值分布图。用数学工具软件MATLAB 7.0分析了螺纹牙根应力随几何尺寸的变化规律。借助于ANSYS10.0中的Monto-Carlo模拟方法对螺纹牙根应力进行了弯曲强度可靠性概率有限元计算。以最大弯曲等效正应力为随机输出参数,得出了最大等效正应力大于指定值的概率、随机响应结果相对于随机输入参数的灵敏度值、最大等效正应力柱状图、输出参数相对于最重要输入参数的散点图以及输入参数与输出参数之间的相关系数。

燃烧室压强随机分布的模拟及响应

采用混合同余法与变换抽样法对固体火箭发动机纤维缠绕燃烧室压强的多种随机分布进行了模拟，并结合蒙特卡罗随机有限元方法分析了该结构在正态分布压强作用下的力学响应。其结果可用于此类结构的可靠性评估与设计。

计算X射线通量的几种方法的比较

综述了目前计算X射线在材料中通量的几种方法:利用质量衰减系数直接计算的理论方程和描述粒子运动统计规律的蒙特卡罗方法。分别采用理论方程、蒙特卡罗软件MCNP4C和EGSnrc三种途径计算了黑体谱X射线穿过几种常用复合材料的透射率和透射谱,根据计算过程和计算结果,结合相关参考文献,分析比较了理论方程与蒙特卡罗软件之间、两种蒙特卡罗软件MCNP4C和EGSnrc之间的差异。

美国地质调查局对全球石油待发现资源量的评估

文章在对历年美国地质调查局(USGS)石油待发现资源量披露报告研究的基础之上,结合文献的研究,证实全球常规石油的待发现资源量的平均值约为7320亿桶。与2000年的评估结果相比较,全球待发现石油资源(除美国)量减少了12.9%,反映出全球石油的后备资源量的减少。所评估的八大区域中,南美和加勒比地区占总潜在资源量的22.27%,是最具潜力储产量的区域。

图形显示直线加速器与静电加速器粒子动力学计算程序LEADS

计算机程序ＬＥＡＤＳ用ＭＳＦＯＲＴＲＡＮ５．１写成，约６６００个语句，适合在ＩＢＭＰＣ及其兼容机上运行。程序可计算由三圆筒单透镜、三膜片单透镜、双圆筒透镜、均匀场静电加速管、磁四极透镜、电四极透镜、偏转磁铁、单间隙射频加速元件、双间隙射频加速元件（一般指ＱＷＲ结构）和三间隙射频加速元件（一规能ＳＬＲ结构）组合而成的离子光学系统。程序采用多粒子跟踪与σ矩阵相结合的万式，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法随机产生初始相空间中各代表点的坐标，并用Ｐｏｗｅｌｌ非线性最优化方法进行光路系统的最优化计算。计算结果可以在微机屏幕上直观地显示出来。

机床导轨形位误差不确定性对加工误差的影响

为了研究在机床设计阶段导轨零部件形位误差的不确定性对加工误差的影响,提出了基于机床导轨形位误差不确定性的运动误差等效分析方法,并采用多体系统理论建立导轨形位误差与机床加工误差的不确定误差模型。首先采用区间参数和小位移旋量描述了导轨的形位误差,并采用蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟方法进行不确定模拟仿真,获得满足约束的形位误差分布。基此,将不确定的形位误差等效为滚动体的弹性变形,建立运动误差的求解模型,进而结合多体系统理论实现机床加工误差的不确定分析。最后,以某加工中心为例,基于提出的方法分析了不同的形位公差下机床加工误差的分布规律,结果表明加工误差与机床导轨的平面度公差几乎呈线性变化,且平面度公差影响程度大于垂直度公差和平行度公差。

三参数对数正态分布的参数估计

本文讨论了三参数对数正态分布的参数估计问题,指出了最小二乘估计存在的问题,并提出了两种修改的最小二乘估计,模拟研究表明,这种估计较以前提出的估计有一定的优点。