基于PSO与AFSA的GNSS整周模糊度种群融合优化算法

载波相位测量是实现全球导航卫星系统(Global navigation satellite system, GNSS)快速高精度定位的重要途径,而准确解算整周模糊度是其中的关键步骤之一.粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)收敛速度快但易陷入局部最优,人工鱼群算法(Artificial fish swarm algorithm, AFSA)全局优化性能好但收敛速度慢,因此融合两种算法的优点,提出一种GNSS整周模糊度种群融合优化算法(PSOAF).首先,通过载波相位双差方程求解整周模糊度的浮点解和对应的协方差矩阵.然后,采用反整数Cholesky算法对模糊度浮点解作降相关处理.其次,针对整数最小二乘估计的不足通过优化适应度函数来提高算法的收敛性和搜索性能.最后,通过PSOAF算法对整周模糊度进行解算.通过经典算例和试验研究表明:PSOAF算法可以更快地收敛于最优解,搜索效率也更为出色,解算的基线精度可以控制在10 mm以内,在短基线的实际情况下具有较高的应用价值.

锈蚀钢丝及拉索模型静力拉伸和声发射监测试验研究

为更加精确地感知拉索锈蚀病害,评估服役拉索的健康状况,对锈蚀拉索的力学性能退化与拉伸受力声发射特征之间的相关性进行研究.采用中性盐雾腐蚀模拟制作了4种不同锈蚀等级的高强钢丝和拉索,开展了锈蚀高强钢丝及拉索模型的静力拉伸加载试验,提出了考虑锈蚀和制索工艺影响的拉索承载力计算方法并与实测值进行对比验证,同时采用声发射技术监测了整个拉伸断裂过程.结果表明,计算承载力与实测承载力两者吻合良好,最大相对误差仅为5.8%.随着锈蚀率的增大,拉索模型的延性较承载力下降更为显著.断丝产生的声发射能量最大,断丝峰值频率维持在75 kHz左右,且受锈蚀钢丝延性下降的影响,断丝信号的振铃计数和持续时间均会随着锈蚀率的增大而变大.

动力学仿真技术在消防员火灾场景模拟训练中的设计与应用

针对“消防员典型灾害事故虚实融合模拟训练系统”中灾害场景设计所面临的问题,运用动力学仿真技术进行分析解决。通过与以往汽车火灾实验数据进行对比,验证动力学仿真技术对于此类火灾模拟的准确性。在此基础上,将该火灾模型与实际具体场景相结合,对火灾场景下的温度、能见度及烟气扩散过程进行仿真,并以数据、图片、视频等形式输出仿真结果。通过仿真结果的融合处理,对内设火灾场景进行构建和优化,使得场景中的火灾发展过程更科学、真实。

县城抗涝韧性的定量评价与时空演化研究——以江苏省为例

从社会、经济、环境和基础设施四个维度遴选21个指标,构建县城抗涝韧性评价指标体系,进而运用熵权TOPSIS法构建县城抗涝韧性评价模型。通过OAT法对指标权重进行敏感性分析,确定指标权重的合理性。进一步地,定量评价2009—2020年江苏省41个县城的抗涝韧性水平并分析其时空变化特征和障碍因子。结果表明:①江苏省县城抗涝韧性表现出明显的增长趋势;②江苏省县城抗涝韧性呈现“南强北弱”的空间分布格局;③江苏省县城抗涝韧性具有显著的空间集聚性,其中热点地区集聚在苏南地区,冷点地区出现在苏北地区,并且冷点地区在研究期内呈现“沿海—内陆—沿海”的变化特征。

不同截面冷弯型钢-泡沫混凝土组合墙体抗震性能

为研究不同截面形式冷弯型钢-泡沫混凝土组合墙体的抗震性能,设计了3个足尺试件,分别为一字形、T形和工字形截面墙体.通过拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回性能及应变分布情况,分析翼缘对墙体承载力、刚度、耗能及延性等力学指标的影响.结果表明:翼缘增强效应显著,与一字形截面墙体相比,T形截面墙体的峰值荷载、延性及耗能分别提高18.6%、20.1%和25.8%,工字形截面墙体的峰值荷载、延性及耗能分别提高74.8%、49.8%和119.4%;T形截面墙体正、负向加载的抗震性能差异较大,翼缘受拉方向的承载力和延性分别为反向加载的1.3倍和1.7倍,翼缘受压方向的抗震性能与一字形截面墙体接近;翼缘立柱的应变随着荷载的增加,逐渐呈中间大两端小的分布,存在剪力滞后效应.

管约束和分子链缠结作用下黏弹性材料力学行为

以高斯链模型、三链模型和八链模型为例,从微观角度出发对黏弹性材料的弹性力学性能进行了研究.考虑周围分子链的管道约束和分子链间缠结作用对橡胶基体交联网络的弹性增强效应,对高斯链模型、三链模型和八链模型进行修正.基于单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸等变形方式下天然橡胶经典试验数据,分别对修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型进行分析验证.结果表明,考虑管约束和分子链间缠结作用修正时,3个模型的准确度均得到较大提升.其中,修正三链模型准确度提升程度最大,与修正八链模型较为接近,修正高斯链模型在变形不小于40%时误差依然较大.不同变形模式下修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型最大均方根误差分别减小到14.89%、8.09%和10.64%.

装配式冷弯薄壁型钢-泡沫混凝土组合墙体抗震性能试验研究

为推动冷弯薄壁型钢房屋结构体系的发展,提高其装配化率,提出3种干法装配形式,用于翼缘和腹板墙肢的连接。对3个不同装配形式的冷弯薄壁型钢-泡沫混凝土组合墙体和1个现浇墙体进行拟静力加载试验,分析各墙体的破坏模式、承载力、抗侧刚度、耗能及延性等指标,研究3种干法连接的可靠性及不同装配形式下墙体抗震性能的差异。结果表明:墙体的破坏主要集中在腹板墙肢,立柱之间的墙面板及内部填充的泡沫混凝土出现交叉斜向裂缝,水平横撑发生局部屈曲,翼缘墙肢在底部出现几道水平和竖向裂缝;设计的3种干法连接安全可靠,构件均先于连接处发生破坏;与现浇墙体相比,装配墙体的承载能力和初始刚度有所降低,但变形及耗能能力较强;与腹板拼接墙体相比,对拉连接墙体的峰值荷载、初始刚度和总耗能分别提高了36.5%、15.0%和12.5%,L件连接墙体的峰值荷载和总耗能分别提高了22.8%和54.5%,初始刚度降低了21.5%;综合考虑3种装配形式墙体的抗震性能、运输条件及施工难易程度等因素,优选L件连接的装配形式用于工程实际。基于叠加原理,推导了装配式组合墙体的抗侧刚度,并验证了计算方法的正确性。

预应力装配梁柱节点耗能套筒的设计与性能分析

为了提高预应力装配结构的整体耗能能力和节点连接可靠性,设计了一种适用于预应力装配结构梁柱节点连接的耗能套筒,其利用套筒对节点区域的混凝土进行约束,并采用耗能性能良好的黏弹性材料进行耗能。对该耗能套筒基本工作原理及具体安装过程进行了阐述,利用OpenSEES软件对该耗能套筒进行数值分析,采用等效模型对弧形黏弹性阻尼器进行模拟,通过零长度单元释放梁端刚度来模拟预应力梁柱节点的半刚度特性。对带耗能套筒的预应力装配梁柱节点、现浇梁柱节点和预应力装配梁柱节点的滞回特性进行了对比研究。建立六层框架结构模型,分别采用上述三种节点连接方式,进行了地震作用下的时程分析并对比了不同节点连接方式下框架结构的地震响应。结果表明:带耗能套筒的预应力装配梁柱节点相比于预应力装配梁柱节点耗能能力提升了203%,相比于现浇梁柱节点可恢复性能提升了86%;利用耗能套筒进行节点连接的框架结构具备类似现浇结构的抗震性能和整体性能。

考虑应变率效应的黏弹性减震材料本构模型

黏弹性减震材料的力学性能直接影响黏弹性装置的减震效果,其力学行为除了具有典型的超弹性特征外,亦会表现出显著的黏弹特性。为了准确描述黏弹性减震材料复杂的力学行为,在已有超弹性力学模型的基础上,构造多项式形式的黏度方程对材料的应变率效应进行表达,建立了相应的材料黏性应变能函数,同时引入流体动力学补强理论以考虑填料的影响,通过理论推导,建立能够考虑应变率效应的黏弹性减震材料本构模型,进而在不同加载应变率下对黏弹性减震材料的应力-应变关系进行了一系列试验研究,并利用试验数据对所建模型的准确性与适用性进行对比验证。结果表明:应变率对黏弹性减震材料的力学性能具有显著的影响,考虑应变率效应和填料补强效应后模型的预测鲁棒性得到了较大的提高,所建模型可在较广的应变范围(0~300%)内对不同应变率下黏弹性减震材料的应力-应变行为进行较为准确的预测。