抗震结构最优设防水平决策专家系统

在抗震结构设计中,设防水平(设防烈度)的确定是一个具有重要意义的决策问题,而过去却只是根据不完整的少量信息,凭借设计决策人的主观意志来决定的,本专家系统在领域知识方面综合利用模糊决策论和优化技术的概念提出了系统的决策方法,全面考虑了影响设计效果的各种因素,有效地模拟了专家们在解决实际问题时的思考过程和分析过程,从而为抗震结构的概念设计阶段提供了切实可行的科学依据。在知识工程方面,针对领域问题的特点,提出了将知识分解为目标级和元级知识的合理结构,并采用框架做为各级知识的表示手段。在知识获取上。本系统采用了分级获取的方式,并能通过机器学习改善知识库的完备性。推理机采用反向控制策略,并通过预制文本和执行追踪法对推理过程予以解释,使系统具有良好的透明性。     

基于案例推理方法在惯性导航故障诊断专家系统的应用

以测量船惯性导航系统为例,为解决其故障诊断专家系统知识瓶颈问题,特别是突发、原因不详的故障,利用专家知识和以往的工作经验积累,在故障诊断专家系统中融入了基于案例的推理方法。这种推理方法把知识获取简化为领域内经验知识的收集,并以此为基础构造案例库;把基于规则的推理转化为基于案例推理,即在案例库中检索相似的经验知识。采用基于案例推理的方法,可以简化知识获取的过程,求解效率高、质量高,具有持续的学习能力,能有效提高故障诊断系统的智能化程度。文中重点介绍了构建该故障诊断专家系统的案例知识表示方法、案例的索引和检索算法等关键技术。     

钢筋混凝土框架结构设计知识的表示和获取

当前,计算机辅助设计技术已被应用于工程设计的众多领域之中。ICAD系统是一个用于钢筋混凝土空间框架结构设计的智能化CAD系统,该系统将知识工程方法与CAD技术有机地结合在一起,从而具有一定的知识处理能力。该系统将有关的设计规范、设计标准以及设计人员的经验与习惯等做为设计知识,并为设计人员提供了描述设计知识的接口,从而使系统具有更广泛的适应性。本文针对钢筋混凝土框架结构设计问题,讨论其结构设计知识的特点,并介绍ICAD系统中结构设计知识的表示方法和知识获取技术。     

柴油机磨损状态监测及故障诊断专家系统领域知识的获取

目前，摩擦学系统分析与摩擦学设计是摩擦学领域中很受重视的研究方向之一。继柴油机磨损状态监测及故障诊断专家系统ＦＤＥＸＳＹＳ（Ｖ１．０）知识库建立的研究之后，在摩擦学系统的系统工程思想指导耻，重点研究了ＦＤＥＸＳＹＳ专家系统领域知识的获取。以铁谱技术，光谱技术和润滑油性能指标测定技术作为磨损状态监测及故障诊断的工具，研究了由此输出的信息而获取领域知识。由于摩擦学知识的特殊性，对领域知识的获取综合了多     

钢筋混凝土结构破坏过程模拟仿真系统

本文将钢筋混凝土结构的理论分析方法和专家知识相结合,研制了钢筋混凝土结构破坏过程的模拟仿真系统。该系统包括三个模块:输入数据模块。可以自动生成网格;分析判断模块,包括非线性有限元分析和智能判断:图形显示模块,可将位移、应力、裂缝用图形显示出来。运用本系统对有实验结果的简支梁和三维带孔钢筋混凝土结构进行了逐级加载模拟分析,分析结果与实测相当接近。     

摩擦学研究的发展概况与趋势

本文简要地综述了近年来摩擦学研究(包括摩擦与磨损的机理、润滑力学、材料与润滑剂、表面技术与工程和摩擦学设计等方面)取得的进展,并就摩擦学研究各领域的发展趋势作了预测。作者特别强调在今后的摩擦学研究中应当注意下述几个方向:摩擦学研究已从传统的力学向材料科学与技术转移;适合于高温应用的或具有低摩擦长寿命的摩擦学材料和润滑剂;磁记录和微型机械的微观摩擦学及纳米级材料摩擦学;摩擦学设计和摩擦学知识的转移。     

基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计

研究了利用结构优化方法实现建筑结构体系选择的问题。文中建立了可以覆盖框架、框架-剪力墙和巨型结构三种体系的优化模型,并采用自动分组遗传算法求解,实现了结构体系与构件尺寸的协同优化。文章特别设计了三类模块,每类模块通过专门构造的含有多个分量的设计变量来表示,按一定方式组合这些模块可得到不同体系的结构。巨型结构中,巨型构件的设计变量表示方法和惯性矩计算方法满足提出的三条假设。基于精心构造的设计变量和三条相关假设,文中建立了以结构总材料用量最少为目标,考虑强度、刚度、分组及构造要求等约束条件的优化模型,采用自动分组遗传算法研究了40层、10层、6层三种高度建筑的优化设计。在相同外荷载条件下,它们的最优设计分别为巨型结构、框架-剪力墙和框架结构。     

基于自动分组遗传算法的建筑结构体系与构件尺寸协同优化设计

研究了利用结构优化方法实现建筑结构体系选择的问题。文中建立了可以覆盖框架、框架-剪力墙和巨型结构三种体系的优化模型,并采用自动分组遗传算法求解,实现了结构体系与构件尺寸的协同优化。文章特别设计了三类模块,每类模块通过专门构造的含有多个分量的设计变量来表示,按一定方式组合这些模块可得到不同体系的结构。巨型结构中,巨型构件的设计变量表示方法和惯性矩计算方法满足提出的三条假设。基于精心构造的设计变量和三条相关假设,文中建立了以结构总材料用量最少为目标,考虑强度、刚度、分组及构造要求等约束条件的优化模型,采用自动分组遗传算法研究了40层、10层、6层三种高度建筑的优化设计。在相同外荷载条件下,它们的最优设计分别为巨型结构、框架-剪力墙和框架结构。     

复杂机车振动环境下牵引电机轴承服役寿命评估

牵引电机是铁路机车的动力源, 其关键零部件(支承轴承等)的服役性能直接影响机车传动系统的稳定性和可靠性. 对于重载机车, 传统轴承服役寿命评估方法主要基于定载荷工况, 难以准确评估轨道不平顺等复杂外部激励作用下电机轴承的服役寿命. 因此, 本文根据车辆-轨道耦合动力学理论, 考虑轨道车辆运行过程中的轮轨相互作用和齿轮啮合作用, 建立了具有牵引动力传动系统的机车-轨道耦合动力学模型; 采用线性损伤累积准则和ISO 281标准计算方法, 评估了复杂机车振动环境下牵引电机轴承的服役寿命. 结果表明, 在轨道随机不平顺激励下, 机车轮轨垂向力、齿轮啮合力、牵引电机内部转子离心力、不平衡磁拉力等明显增大; 在复杂机车振动环境中, 电机轴承内部滚子-滚道相互作用加剧, 传动端与非传动端轴承的疲劳寿命缩短; 随着线路状态的不断恶化和机车运行速度的提高, 牵引电机轴承的预测寿命里程不断减小; 由于传动端轴承承受较大的外部动态载荷, 传动端轴承的服役寿命明显低于非传动端轴承. 本文提出的评估方法可为机车牵引电机轴承的设计、选型和寿命评估提供理论指导.      

岩体结构识别的三角多项式函数模式图方法

通过构造工程岩体结构分类的三角多项式函数,基于实际工程的各种岩体结构的典型特征,建立数学模型,并利用其数学特征所展示的韵律进行岩体结构类型的划分和识别。应用这种方法对长江三峡工程坝基块状岩体及清江高坝洲层状坝基岩体典型岩体结构建立三角模式图,作为各种类型岩体结构的标准模式图。岩体结构识别的三角多项式函数模式图方法为工程岩体结构类型的定量划分提供了一种有效的方法。     

矿山岩体工程的系统工程

用系统工程学的观点, 重新认识矿山岩体工程的特点。建立矿山岩体工程稳定性的系统的概念。提出地质模型、设计模型、施工模型的构思, 使工程地质、设计、施工三者密切结合, 共同解决矿山岩体工程稳定问题。通过动态监测和信息反馈, 在工程施工的动态过程中不断地获得新的认识, 以便对工程实施做出新的决策。     

层间剪切带工程地质专家系统知识模型的建立

层间剪切带工程地质专家系统是一个专门对层间剪切带工程地质问题进行研究和评价的实用型专家系统。本文介绍了为研制该系统而建立起来的领域知识结构模型, 该知识模型是在总结、归纳该领域三位著名专家的知识和经验的基础上建立起来的, 是专家系统知识表达及推理策略的基础。     

在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模

在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一, 组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变, 给结构主动控制任务带来了新的挑战. 针对这一问题, 提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法. 首先, 建立不同类别组装模块的基础模型库, 以用于后续直接调用; 然后, 定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化, 并根据在轨组装任务特点, 设计了面向分布式控制的智能组件结构形式; 在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法, 利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵, 分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型, 该模型可随组装的进行同步自适应更新; 最后, 以在轨组装桁架结构为例, 给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真. 结果表明, 在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化, 主动控制非常必要; 基于提出的建模方法, 可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型; 智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围, 适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.      

SPH方法Delaunay三角刨分与自由液面重构

光滑粒子法(SPH)作为一种拉格朗日型无网格方法,兼具欧拉网格方法和拉格朗日网格方法的优势,已经成功应用于科学和工程的众多领域。SPH方法后处理一般基于无规则分布的粒子,不如网格类方法后处理简便、直接。另外,SPH方法模拟自由液面流动等问题时,通过粒子位置难以重构自由液面的准确位置。发展一种基于Delaunay三角刨分的SPH后处理方法,即先基于SPH粒子位置利用Delaunay三角刨分建立三角网格,然后将粒子信息转化成网格单元/节点信息,从而可以在三角网格上进行后处理,实现基于网格方法的后处理功能,并可以在三角网格上直接提取或重构自由液面。将本文的方法应用到液滴碰撞和溃坝流SPH模拟结果的后处理中,得到了非常好的结果,表明本文的方法有效可靠。     

基于惯性-摩擦驱动的球基微驱动器逆转现象分析

在压电陶瓷等效电学模型的基础上,结合外加驱动信号波形分析了基于惯性-摩擦驱动的球基微驱动器在工作过程中金属球产生逆转现象的原因,建立了金属球的转速及位移模型,采用快速放电回路和加速压电陶瓷放电的方法减小金属球的逆转位移及振动;利用压电陶瓷管作为微驱动元件,设计了基于惯性-摩擦驱动的球基微驱动器,并采用不同频率的三角波信号对所设计微驱动器进行试验测试.结果表明:驱动信号频率越高,微驱动器的振动现象越明显;当驱动信号频率接近、等于或大于微驱动元件(压电陶瓷管)的固有放电周期时,金属球出现无规律运动,导致微驱动器失效;根据1 Hz低频信号时的试验结果与计算所得结果基本吻合,证明了所建立的逆转理论模型的合理性.     

非平稳地震动的双调制模型研究

地震动是工程结构地震反应研究与抗震设计的基础,要分析工程系统的性能,必须要把地震动作为随机过程来建立可靠的模型。本文通过对非平稳过程演变谱的研究,给出双调制函数,建立了双调制非平稳地震地面运动模型。结合双调制函数和三角级数法生成人工地震波,通过对人工波频率和强度的非平稳性研究验证了双调制模型的有效性。同时本文给出了双调制非平稳地震激励的结构响应虚拟激励算法,得到响应的时变功率谱。分析表明,该模型具有明确的物理意义,且更符合实际,为结构抗震可靠性分析提供了一种较好的地震动模型。     

工程地质新拓展──地质工程论评

工程地质已进入预测和改造阶段。地质工程是对山体稳定性和区域地壳稳定性进行评价、改造与控制的技术。它的工程对象是复杂地质体。这种地质体处于不断变化过程中。岩体结构控制论、工程地质体控制论和工程地质过程改造与控制论是地质工程的基本理论。地质工程要求地质勘察、设计与施工融为一体，而“设计”是沟通“勘察”与“施工”的桥梁。作者认为，必须尽快开发一套适用性强的地质工程设计支持系统，以弥补在地质工程中，知识偏窄和设计周期过长的缺陷。     

在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模

在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立不同类别组装模块的基础模型库,以用于后续直接调用;然后,定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化,并根据在轨组装任务特点,设计了面向分布式控制的智能组件结构形式;在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法,利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵,分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型,该模型可随组装的进行同步自适应更新;最后,以在轨组装桁架结构为例,给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真.结果表明,在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化,主动控制非常必要;基于提出的建模方法,可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型;智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围,适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.     

融合先验知识的混凝土侵彻深度试验数据异常点检测算法

为剔除混凝土侵彻深度试验数据异常点,提出了一种融合先验知识的异常检测算法。利用反向传播（back propagation, BP）神经网络模型拟合试验样本数据的分布,结合偏差指标筛选离群样本点,并通过经验算法评价模型异常检测性能。针对试验数据特点选择全量梯度下降结合动量优化方法,从而提高模型迭代训练的稳定性和效率,并且在构建模型过程中融合领域先验知识约束对样本数据的拟合,使得模型在训练过程中能反映附加特征的影响。结果表明,BP神经网络模型适合于刚性弹对混凝土侵彻试验数据异常点的检测,加入合理的领域先验知识可有效提高模型的检测精度。     

基于橡胶等效动态模量的惯导减振装置设计方法

针对惯导系统小型化以及大动态、强冲击等恶劣力学环境的使用需求,开展了与惯导系统适配的橡胶减振装置的设计,并提出一种实用的基于橡胶等效动态模量的设计方法。通过理论推导加试验拟合的方法构建了橡胶材料硬度参数和动态弹性模量的等价关系式,建立了适合于工程仿真分析的橡胶减振装置数学模型,在此基础上提出橡胶减振装置设计方法。该方法改变了传统橡胶减振装置试制-试验-改进的设计流程,直接通过三维结构模型模拟出对应力学环境下系统的真实响应数值解。通过与试验结果对比,仿真值与试验值符合精度大于80%,验证了该模型及设计方法具有精度高、可操作性强、求解效率高等优点,对惯导橡胶减振装置的设计具有指导意义。