基于神经网络-蒙特卡罗法的隧道初衬可靠度研究

对于功能函数是隐函数的可靠性分析问题,传统的有限元蒙特卡罗法计算量极大。为了克服此缺点,提出了径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法(RBF-MCS)。通过样本训练,创建了径向基神经网络模型。利用ANSYS软件中的可靠度分析模块,分析了基本随机变量对隧道初衬轴力的灵敏度大小的顺序。通过此方法和传统的有限元蒙特卡罗法分别计算了大瑶山隧道初衬的轴力和可靠度,并进行了对比分析。基于径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法(RBF-MCS)的计算结果与施工实际吻合较好,通过现场观察也没有发现喷层混凝土压裂破坏,可见计算结果是符合实际的。径向基神经网络-有限元蒙特卡罗法比传统有限元蒙特卡罗法更加适合复杂结构的计算,具有更高的效率、精度和适用性。     

基于SVR的万向节机构可靠性及灵敏度分析

针对结构隐式极限状态函数的可靠性分析问题,将支持向量机回归理论应用到万向节机构可靠性分析中,提出了一种基于支持向量机回归的万向节机构可靠性分析方法.通过支持向量机回归与一次二阶矩法相结合,利用支持向量机的小样本学习能力,将隐式极限状态函数近似为显式极限状态函数.运用蒙特卡罗法计算出万向节机构的可靠性指标,然后由高精度的显式极限状态方程进行各随机变量的灵敏度分析.最后以某剪切机中万向节机构为对象,进行了机构的可靠性及灵敏度分析.结果表明:该方法具有高精度和高效率的优点,并对其他机械结构可靠性分析具有一定的参考意义.     

基于ANSYS的钢框架结构可靠性数值模拟

介绍了蒙特卡罗法和响应面法两种数值分析方法各自的特点,再以有限元程序ANSYS为计算平台,利用ANSYS所提供的APDL(参数化设计)模块进行可靠性计算与分析.分别运用蒙特卡罗法、响应面法对一多层钢框架结构进行了结构整体可靠性的计算与对比分析,从计算结果可得基于响应面的蒙特卡罗法的计算精度和计算效率都要优于传统的蒙特卡罗法.     

基于拟蒙特卡罗法的电力系统抗震可靠性研究

针对电力系统抗震可靠性评估中蒙特卡罗方法误差收敛相对较慢的特点,将以低偏差序列抽样的拟蒙特卡罗方法应用于可靠性评估中,并结合了在求解传递闭包中能够减少计算量的三角形算法,建立了结合低偏差序列抽样与三角形算法的抗震可靠性计算模型.基于川北地区110 k V发电站与变电站的可靠性分析,分别进行了三种算法下的标准蒙特卡罗方法模拟和Sobol序列拟蒙特卡罗方法模拟.模拟结果表明:在电力系统抗震可靠性求解中,与伪随机数序列相比,Sobol序列的解算结果具有更高的收敛速度.当抽样次数为5 000次时,拟蒙特卡罗(QMC)方法的计算结果为0.6689,误差不超过0.1%,而蒙特卡罗(MC)方法的计算结果为0.6659,误差为0.389%;在相同抽样次数下,三角型算法相对于其他算法具有更高的运算效率,将三角形算法与拟蒙特卡罗方法结合既提高了精确度又提高了运算速度.     

空间环境下惯性展开机构动态性能可靠性分析

提出惯性展开机构运动参数动态可靠性分析方法,建立了惯性展开机构运动参数动态可靠性分析模型.将驱动力(矩)、摩擦和阻尼力(矩)等作为随机变量,应用蒙特卡罗方法,取得动态参数样本,再利用人工神经网络方法,用随机抽取的样本对网络进行训练,统计网络输出的动态参数分布,得到惯性展开机构动态可靠度.空间站惯性展开机构动态可靠度计算实例表明,该方法简单实用,计算成本低.     

热辐射传递求解的蒙特卡罗法新型统计模式

基于热辐射传输的光路可逆性原理,对求解热辐射传递的蒙特卡罗法的统计模式进行了改进。改进后的蒙特卡罗法利用可逆关系对样本同时进行正向和反向统计计算,提高了计算效率。比较了新型统计模式下的蒙特卡罗方法和传统蒙特卡罗法方法的性能,结果表明新型统计模式下的蒙特卡罗法相对传统蒙特卡罗法计算性能得到了提升。     

边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩法

提出了一种边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩计算方法.该方法将均匀设计法、径向基神经网络技术和最大熵原理相结合对边坡进行可靠性分析.采用均匀设计法确定粘聚力和内摩擦角的网络训练样本空间,并采用基于有限元的强度折减法计算样本空间中样本所对应的边坡安全系数.利用这些样本及对应的安全系数训练径向基神经网络.利用训练好的神经网络获得满足统计数量要求的边坡安全系数,并计算边坡安全系数前四阶矩.利用最大熵原理得到边坡安全系数的概率密度函数近似表达式、边坡失效概率以及相应的可靠指标.该方法的计算结果与蒙特卡罗法的计算结果对比表明该方法具有较高的精度.     

电力系统暂态稳定裕度灵敏度计算

基于修正能量函数,提出了计算电力系统的暂态稳定裕度的灵敏度变分方法,通过限制灵敏度在单侧的有效性使得暂态稳定裕度及参数稳定极限的计算更加准确.该方法基于最优控制中的变分原理计算灵敏度,综合考虑了参数变分对动力学系统变量的影响.用该算法对我国山西电网进行了仿真验算,验证了其有效性和可靠性.与传统的轨迹灵敏度法相比,其计算效率提高了3倍.     

基于通用生成函数的结构可靠性优化

为提高传统可靠性分析算法求解工程问题的计算效率,将可靠性优化中的双循环法与通用生成函数相结合,建立优化的数学模型进行可靠性分析,并通过k-means聚类和同类项合并缩减计算成本,提高效率.计算结果表明:当优化模型的极限功能函数为线性方程或非线性方程时,通用生成函数的误差分别为6.1%和10%,与一次二阶矩法和二次二阶矩法相比,其在精确度上的优势随着极限功能函数的非线性程度增加而更突出,计算效率明显高于蒙特卡罗法.在随机变量增加且不服从正态分布的工程实例中,基于通用生成函数的可靠性优化方法也比传统的可靠性优化方法精度高、效率快、普适性强.     

随机利率下条件蒙特卡罗综合加速方法及应用

主要研究CIR(cox-ingersoll-ross)随机利率模型下欧式期权定价的蒙特卡罗加速模拟问题,提出了一种新的控制变量,基于此变量结合条件蒙特卡罗方法可对普通蒙特卡罗方法有显著加速效果.理论及数值计算表明,该方法能有效地提高计算效率.同时,提出了基于条件蒙特卡罗方法求解Greeks的算法,与经典的蒙特卡罗方法比较,能更精确、稳定地求解Greeks的值.所提出的方法同样适用于一篮子期权、离散取样亚式期权等高维期权.     

基于PSO算法的复合材料层合板可靠性优化设计

采用粒子群算法(PSO)分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题.在层合板结构总厚度一定的情况下,以系统可靠度最大为目标函数,对复合材料的纤维方向角和相对厚度进行优化设计.单层板失效与否应用Tsai-Wu准则判断,采用一次二阶矩法(FORM)计算和评价失效概率.通过具体算例及借鉴遗传算法中的在线性能和离线性能评估准则,对粒子群算法的收敛性能进行评估,结果表明:与遗传算法相比,该方法具有操作简单、计算效率高等特点,对复合材料层合结构的可靠性优化设计十分有效.     

基于区间不确定性的多学科可靠性设计

针对随机可靠性设计和多学科设计直接结合中存在的随机可靠性无法解决不确定性信息量较少及直接结合的嵌套结构计算效率较低的问题,采用区间描述有限信息的不确定性,以非概率可靠性指标衡量多学科系统的可靠性,建立了基于区间不确定性的多学科可靠性设计模型.同时,为了提高计算效率,采用性能测量法来减少可靠性分析的计算量,并引入序列优化与可靠性评估方法将三层嵌套的多学科可靠性设计结构解耦为顺序执行的确定性多学科设计优化和多学科可靠性分析过程,降低了计算复杂性.通过一个算例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,相比多学科可行法,单学科可行法的计算效率较高.     

氮化铝分子及氯化锂分子结合能的量子蒙特卡罗研究

通过量子蒙特卡罗方法(QMC)利用不同的密度泛函轨道对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究.采用扩散蒙特卡罗方法(DMC)得到氮化铝分子的结合能为2.993 eV,氯化锂分子的结合能为6.694 eV.与其他理论计算相比较,更接近实验得到氮化铝和氯化锂分子的结合能(2.862±0.391 eV和6.646 eV).同时,利用密度泛函理论对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究时发现,利用密度泛函理论计算得到的结合能范围跨度很大且非常不准确.另外,在利用量子蒙特卡罗方法的计算中发现,不同类型的密度泛函轨道对结合能的计算产生一定的影响,这就需要在利用量子蒙特卡罗方法进行计算时考虑轨道的选择.     

基于高斯过程分类与蒙特卡洛模拟的岩土工程结构可靠度分析方法

岩土工程结构可靠度分析中,功能函数一般呈隐式且需借助有限元等数值计算来构建,采用传统蒙特卡洛模拟法求解时常遇到计算耗时大和计算效率低的问题,进而导致该方法在实际工程应用中受到极大限制。将结构可靠度求解问题转化为二元分类问题,把分类性能优异的高斯过程分类模型与蒙特卡洛法相结合,提出了岩土工程结构可靠度分析的高斯过程分类——蒙特卡洛法。根据所建立的隐式功能函数,采用岩土工程结构分析程序构造少量的学习样本,利用学习后的高斯过程分类模型重构极限状态方程,实现随机样本的安全或失效状态的准确识别,进而采用蒙特卡洛抽样模拟获得结构的失效概率与可靠指标。算例研究表明,方法简单易行,与传统蒙特卡洛模拟法相比较,计算效率明显较高,且易于与各种岩土工程结构分析程序或商业计算软件相结合。     

基于滑移线场理论的概率边坡设计

基于可靠度的最优化设计能有效地处理岩土工程中存在的不确定性,在工程界和学界日益得到重视。然而,传统的基于可靠度的分析方法需要进行多次计算并不断重构计算模型,计算量巨大且难以实施。本文提出了一个基于滑移线场理论的概率边坡优化设计方法。该方法采用了更加高效的拟蒙特卡罗模拟（QMCS）来确定边坡的失效概率,而在每次模拟过程中采用滑移线场理论来分析边坡的稳定性。为了更加高效的确定满足目标失效概率的设计坡角,本文提出了一个简单而有效地二分搜索方法。最后,以一个边坡为例设计了不同目标失效概率的坡角,并验证了所提方法的有效性。结果表明所提方法最多只需36.29 min就能得到满足目标失效概率的坡角。本文提出的边坡概率优化设计方法避免了计算模型的反复重构,计算效率较好,可为基于可靠度边坡设计提供新的可选手段。     

一种适用于强散射生物介质脉冲响应函数的改进算法

该文在分析生物组织光学特性的基础上，针对强散射、弱吸收介质，提出了一种利用Monte Carlo模拟方法获得二维分布，脉冲响应函数的改进算法，利用该方法进行数值计算，得出了较为理想的结果，与直接Monte Carlo模拟相比计算效率显著提高。     

海森堡亚铁磁自旋链的基态性质——自洽自旋波分析

利用自洽的自旋波方法解析地研究了由两种不同的自旋所构成的海森堡亚铁磁 (ferri magnetic)自旋链的基态性质 ,并得到了该系统的两支激发谱 .在平均场近似下 ,给出了两种自旋z轴分量基态的平均值 .在低温时 ,系统的比热随温度的变化规律为T12 .这些结果同量子蒙特卡罗(QMC)和Schwinger玻色子平均场理论所得结果相一致 .     

螺旋管簧的可靠性鲁棒设计

在可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法的基础上，讨论了螺旋管簧的可靠性鲁棒设计问题，提出了可靠性鲁棒设计的数值计算方法，把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中，将可靠性鲁棒设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。     

基于区间分析的结构非概率可靠性优化设计

将结构体系及其所处复杂环境中的不确定参数描述为区间变量,在区间可靠性分析方法的基础上,发展出一种结构非概率可靠性优化模型,可给出满足一定可靠性要求的优化设计方案.结构非概率可靠性优化过程包含两个层面,外层根据问题特征选用不同的全局寻优能力较强的优化算法,内层根据响应对不确定性量的敏感程度可使用基于Taylor展开的区间分析方法和配点型区间分析方法代替优化过程以评估结构响应的上界和下界.这种优化方式既避免了两层嵌套优化,极大的降低了优化过程的计算量,又可充分利用现有成熟的优化算法,程序的可移植性强.模型中使用改进的两种不同的区间可靠性模型,分别为基于区间能度方法的＂1公式模型＂和基于图表法的＂2公式模型＂,实用性强.文中的两个数值算例表明了本文所提出方法的有效性.     

基于改进的RSSI的车间移动节点MCL算法

针对蒙特卡罗定位（MCL）算法在无线传感网络定位精度和取样效率中存在的不足,提出了一种基于接收信号强度指示（RSSI）改进的MCL算法（R-MCL算法）,并对车间移动节点进行定位.通过分析车间移动资源的移动规律,引入RSSI模型测距预测,减少取样区域,从而提高了取样效率和定位精度.仿真结果表明,R-MCL算法在定位精度、收敛速度和计算量等方面的性能均有提升.