基于Hermite组合核EMD-WT-LSSVM的非平稳非高斯风压预测

运用经验模态分解(EMD)将某大跨度膜结构测点非平稳风压分解为一系列相对平稳的固有模态函数和一个剩余分量.为消除实测风压中噪声对固有模态函数的影响,使用小波变换对每个固有模态函数进行去噪,将去噪后的固有模态函数及剩余分量作为样本输入.分别将径向基核函数、Hermite核函数及Hermite组合核与最小二乘支持向量机结合(LSSVM),运用粒子群算法(PSO)对3种算法的正则化参数及核参数进行智能寻优,建立基于径向基核函数、Hermite核函数及Hermite组合核的PSO-LSSVM风压预测算法,并基于超高层建筑实测风压验证了组合模型的鲁棒性.单点预测结果表明,基于Hermite组合核的PSO-LSSVM的预测算法较其余两种算法具有更高预测精度及泛化能力;空间点预测结果进一步证明了该方法对于非平稳非高斯风压预测的有效性.     

考虑PSSI的桩柱式桥墩震后残余位移分析

为研究钢筋混凝土桥墩在强震下的残余变形机理,建立了考虑桩-土-结构相互作用(pile-soil-structure interaction, PSSI)的桩柱式桥墩抗震数值分析模型,考虑了桥墩、桩身以及桩-土相互作用等非线性行为.首先,基于单桩拟静力试验结果验证了建模方法的准确性,然后通过与墩底固结模型的对比,分析了近断层地震动下PSSI对桩柱式桥墩墩顶残余位移的影响.结合结构自振周期,桩身残余位移、曲率延性系数,土体非线性反应等结果,对墩顶残余变形的机理进行了讨论.结果表明：考虑PSSI的桩柱式桥墩自振周期为墩底固结模型的2.0～2.2倍,PSSI显著增加了墩顶的最大位移和残余位移.随着砂土相对密实度减少,结构自振周期、墩顶最大位移和残余位移均呈增大的趋势.桩身的残余变形主要集中于桩顶4倍桩径深度范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身残余变形深度减少.桩身塑性变形集中于地表下1.3～5.3倍桩径范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身塑性区范围减少,桩身截面最大曲率增大.     

大跨度铁路连续梁拱组合桥地震响应及减震特性

为研究大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的地震响应及减震特性,以兰渝线上某连续梁拱组合桥为例,建立了考虑桩土共同作用的桩-墩-梁-拱一体化有限元模型.利用反应谱和时程分析法探讨该桥的地震响应规律,分析了高阶振型、几何非线性、行波效应等因素的影响,并对该桥设置速度锁定装置后的减震效果进行了分析.研究结果表明:两种分析方法下该桥最大内力均出现在拱脚处;截面内力主要由低阶振型(前30阶)控制,高阶振型的贡献较小;随行波视波速的增加,拱桥不同位置的地震响应值有较大变化;速度锁定装置能显著减小固定墩的墩顶位移和墩底内力,其内力最大减幅可达24.56%.     

新型钢-砼组合简支桁梁桥自振频率研究

建立了钢-砼组合简支桁梁桥振动性能的力学分析模型,并推导了基于自由界面模态综合法计算结构自振频率的基本原理和公式,以西平铁路80m钢-砼组合桁梁桥的实桥模型为基础,应用有限元软件Midas建立了钢-砼组合桁梁桥模型并对其进行了模态分析,通过脉动试验的自振频率测试结果和有限元分析结果验证了自由界面模态综合法计算桥梁自振频率的准确性和高效性,采用有限元数值计算的方法研究了桥面宽度、腹杆和横撑刚度、槽型梁及上弦杆截面尺寸对钢-砼组合桁梁桥自振频率的影响.     

大型汽轮发电机定子端部绕组的动力学建模

将大型汽轮发电机定子端部的双层圆锥型编织网壳简化为连续锥壳 -梁组合结构 .根据实际结构的试验模态分析所得到的模态参数识别模型中锥壳的部分几何、弹性参数 ,获得了与定端绕组实际结构具有相同动特性的当量力学模型 .对实际机组的计算和实验结果证明了本文中的方法是可行的 .     

考虑数据异常及新旧程度影响有界性 的地基沉降预测方法

在现有沉降组合模型预测方法研究基础上,通过考虑实测沉降数据新旧程度及其影响的有界性特点,提出了度量实测沉降数据新旧程度的新鲜度函数分析模型,它能同时反映实测点与预测点之间的时间距离和实测误差以及实测数据新旧程度影响有界性对沉降预测的影响.基于统计学理论提出了排除异常实测数据引起沉降预测不合理的实测数据样本处理方法.利用上述模型与方法,提出了可反映实测沉降数据异常和新旧程度及其影响程度有界性的地基或路基沉降组合预测新方法.通过工程实例计算以及本文与现有同类方法预测与实测结果的比较分析,表明了本文地基或路基预测模型与方法的合理性与优越性.     

碎石桩单桩受荷模型试验的离散单元法数值模拟

为了克服连续介质模型无法有效反映碎石散体特性的缺陷,将碎石桩视为凸多边形离散块体集合,桩周软土视为理想弹塑性材料,采用二维离散单元与有限差分耦合数值方法建立了软土地基中碎石桩单桩竖向受荷模型,对碎石桩单桩受荷变形破坏及桩土相互作用全过程进行了模拟,通过荷载-沉降曲线、桩体及土体变形场应力场讨论了碎石桩单桩承载破坏机制.数值模拟结果与室内模型试验实测的荷载-沉降曲线、桩体鼓胀变形吻合良好,验证了本文数值模型的合理性.利用离散单元法建立的碎石桩模型无需复杂的本构模型假设便能较好地反映其鼓胀变形和失稳特性,同时讨论了模型的不足与有待进一步研究的问题.     

基于VMD分解与MIC特征分析的风电功率组合预测

风力出电预测结果的准确性直接影响电力系统的调度安全,故提出一种基于变分模态分解(VMD)和最大信息系数(MIC)的风电功率组合预测方法。针对风力发电功率时间序列的随机性和波动性,利用VMD将原始风电功率序列分解为具有不同波动特性的模态分量;然后考虑气象信息与风电机组运行条件,采用MIC在考虑时间尺度后对各分量进行特征选择;基于诱导有序加权平均(IOWA)算子建立组合模型分项进行预测;最后将各模态分量的预测结果叠加获得最终预测值。基于风电场实测数据进行实验,结果表明所提组合预测模型能有效提高预测精度。     

碎石桩复合地基桩土应力比的新方法

本文通过对碎石桩复合地基桩土应力比随荷载变化规律的分析和现均试验研究,提出了一种新型的能较好拟合桩土应力比的自调整双曲线数学模型,其计算简便,适应范围宽,并用此模型对江海高速公路碎石桩复合地基桩土应力比进行实验与实测结果进行数值分析总结,能较强与现场实测结果吻合良好。     

基于EMD-LSTM人工神经网络的云冈石窟环境参数预测

环境参数会直接影响石窟的风化过程,因此,预测环境参数是进行云冈石窟有效保护的重要内容.以云冈石窟第十窟为例,将壁温、环境湿度、环境温度的实测时序数据作为环境参数,使用经验模态分解(empirical model decomposition, EMD)对实测时序数据进行分解,研究了固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量与实测时序数据的相关性,建立了基于EMD-长短期记忆(long short-term memory, LSTM)的人工神经网络(artificial neural network, ANN)组合模型.使用平均绝对误差(mean absolute error, MAE)、均方根误差(root mean square error, RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)、决定系数(R²)作为评价指标,对比分析了使用组合模型与使用单一LSTM的ANN模型进行环境参数预测的效果.结果表明:IMF分量的变化速率越大,与实测时序数据的相关性就越强;对于组合模型中...     

深水高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法

针对桥梁深水高桩承台基础—水体耦合动力问题,首先建立了深水高桩承台基础简化数值分析模型,针对桩身,给出了基于水下桩基尺度的桩身动水附加质量解析算法,并计人群桩效应的影响;针对承台,提出了动水附加质量简化有限元计算方法,依靠基于势流体单元的合理的流体动力学数值表达,即考虑了承台真实几何尺寸,又兼顾了其振动周期对承台动水效应的影响,从而得到了地震作用下高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法.以四桩高桩承台试验模型为研究对象,利用该方法进行模态及时程分析,通过与试验及其他数值、解析结果比较,表明本算法与试验及完全数值方法吻合良好,其计算精度与计算效率得到有效改善.该研究对深水高桩承台基础的抗震分析和设计具有参考价值.     

基于复Morlet小波变换的变压器绕组模态参数辨识

为了较为准确识别变压器绕组非线性系统的模态参数,对某10 kV变压器绕组进行了激振实验.基于实验数据,采用复Morlet小波变换法对变压器绕组固有频率及阻尼比进行辨识,并使用最小二乘法进一步对变压器绕组的对应振型进行了识别,得到了绕组的前4阶固有频率、阻尼比及振型.计算结果表明,实验用变压器绕组的各阶固有频率均远离电动力激励频率,各阶固有频率对应的振型呈现出较好的对称性,说明绕组结构设计较为合理.与PolyMax法进行比较,结果验证了基于复Morlet小波变换的识别方法对包括振型在内的变压器绕组模态参数识别的有效性和实用性.     

边界条件模拟方法对模态分析影响的研究

准确的模拟边界条件可以提高模态试验的精确度。自由边界条件的模拟主要采用弹性绳悬挂方法和海绵弹性支撑方法。采用多种悬挂方式与弹性支撑方式进行自由模态实验,将试验结果与有限元计算结果进行对比分析。分析结果表明,采用悬挂方式进行自由边界模拟要优于弹性支撑方式模拟。悬挂点数越少对于模态试验结果影响越小,试验结果越精确。     

深水桥梁群桩桁架组合基础抗震性能分析

首先研究了水下双桩系统按照同向、反向振型振动时的频率及动水压力变化规律,通过分析发现,水下相邻桩反向振动振型会增强作用于桩身的动水效应。据此提出群桩—桁架组合基础设计方案,通过桩间桁架,限制群桩间反向振动,提高基础刚度。以四桩群桩基础模型为试验对象,进行了普通群桩基础和3种组合基础方案在不同水深条件下的水池模态试验,研究了群桩—桁架组合基础的动力性能。然后,通过对四跨连续梁桥进行地震反应谱分析,全面评估了该新型基础的抗震性能。研究表明,经过合理设计的群桩—桁架组合基础可以改善并优化深水桥梁的地震响应。     

海上风电机组单桩基础模态及参数敏感性分析

采用里兹向量直接叠加法,在考虑桩-土相互作用的条件下对海上风机单桩基础进行模态分析,得到了单桩基础9阶模态特性,基于精确的基础设计,有效地避开了风机叶片工作时的振动频率以及海浪的波动频率.发现前2阶水平向弯曲振型频率为判断单桩基础共振的主要频率.通过探讨套筒、土体、桩基础等方面的一系列参数对单桩风电机组基础模态的影响规律发现单桩基础自振频率随着套筒壁厚、土层水平向参数、桩体壁厚、桩径的增大而增大,随桩悬臂长度的增大而减小,其中受桩径影响最为显著.单桩基础自振频率随桩体埋深呈现非线性变化,并存在临界深度,超过该深度后频率基本保持不变.桩侧土体的摩阻力大小对水平向弯曲振型没有影响.     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

基于差异沉降的复合地基沉降计算方法研究

差异沉降是群桩复合地基的一个不容忽视的问题,目前复合地基沉降计算均为计算复合地基的总体沉降,而研究差异沉降的关键问题是如何得到差异沉降值.提出了用桩体沉降法计算复合地基沉降的一种方法.该方法可以计算群桩中每根桩的沉降值,进而计算群桩的差异沉降.同时根据单桩沉降计算出群桩的总体沉降,通过模型试验和数值模拟提出了桩体沉降法的两个重要参数,并给出了这两个参数(桩顶应力比和桩端应力比)的经验公式.通过与模型试验和工程实测对比分析表明,采用桩体沉降法计算的沉降量与实测数据相吻合,可以认为是工程设计的一种可靠方法.图6,表4,参8.     

基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析，提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法，介绍了压电模态传感器的实现原理，并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式，采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程，构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法，该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测，迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高，适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构，实例表明了该方法的可行性。     

FDM-DEM耦合分析刚性桩复合地基褥垫层特性

针对单独采用连续体法或离散元法分析桩体复合地基褥垫层的不足,以单桩模型试验为背景,采用有限差分法(FDM)模拟桩体和桩间土,采用离散单元法(DEM)模拟褥垫层,对刚性桩复合地基建立耦合计算模型,并对该模型各加载阶段的桩顶刺入量、褥垫层的受力特性和变形特性进行了分析.结果表明:当上部荷载较大时桩顶边缘出现沿竖向的滑裂带,褥垫层的调整均化作用是通过桩顶附近的颗粒从桩顶高应力区向低应力区流动实现的.     

柔性智能桁架结构振动的主动控制方法实验研究

在只获得加速度的情况下,针对空间柔性智能桁架结构,进行了主动控制方法时仿真实验。实验通过加速度传感器测量加速度,建立了有信号调理、模数转换和微机实时测控的实时计算机控制系统。通过扫频激励进行了实时控制实验,给出了控制前后节点30y方向的固有频率和阻尼比的变化情况及控制某一阶模态时被控模态响应曲线。验证了采用独立模态空间控制方法设计的空间柔性智能桁架结构振动主动控制规律的实用性。实验结果表明该控制使被控模态阻尼比增加,频响函数的幅值衰减减较大,有较明显的控制效果。