一种新的结构可靠度通用计算方法

根据可靠度指标β的几何定义,运用具有全局优化能力的改进遗传算法,提出一种新的结构可靠度通用计算方法。针对可靠度几何优化模型搜索区域大而可行区域小的特点,在可靠区域和失效区域分别产生初始种群,在两种群之间通过不断迭代的二分法,使二分点不断接近极限状态曲面(线),从而产生可行解。对可行解进行选择、交叉、变异,最后求出全局最优解。该方法不需要使用结构功能函数的偏导数,对于功能函数不能明确表达的可靠度问题尤为适用;对于功能函数可以明确表达但求导复杂的问题,可省去求导过程;可任意设定初始值,且不受结构功能函数凹凸性的限制;通过算例验证,所提方法具有较高的精度和效率。     

桥式起重机金属结构的可靠性优化研究

桥式起重机金属结构在设计阶段就需要兼顾轻量化与安全性能要求。以概率模型来简化影响结构可靠性的不确定因素,以可靠度来衡量结构的安全性,建立了桥机金属结构概率可靠性优化的数学模型,获得了兼顾轻量化和可靠性要求的最优解。可靠性优化设计方法既能实现桥式起重机金属结构的轻量化和安全可靠双重目标,是对优化设计方法的进一步创新,并弥补了优化设计的不足,既符合可靠性设计的要求,又能贴合绿色设计的节能环保理念。     

基于模糊逻辑系统的管道风险评估

为了合理地对管道风险进行评估,提出了一种基于模糊逻辑系统的管道风险评估方法.根据模糊逻辑系统的基本原理,建立了管道风险评估的模糊逻辑方法模型,根据模糊风险矩阵及模糊规则库等理论研究成果,对管道风险进行模糊推理,并得出给定管道系统的模糊风险指标值.以某段天然气管道的风险评估为实例,证实该方法能够合理地评估出给定管道系统的...     

基于风险和成本的化工园区供电网络优化设计

化工园区供电网络优化设计是国家综合管理部门、电网工程项目法人及融资方进行项目决策的重要依据。化工园区内企业在生产活动中极易释放易燃易爆气体,供电危险极大。主要目的是运用程序优化方法,找到一种既经济又安全的供电线路布局方案,最终得到基于风险和成本的安全决策。基于前人在计算机智能算法优化数学模型得到的经验,运用图论Floyd算法和GA遗传算法研究了图论算法和人工智能算法在基于风险和成本的化工园区供电网络优化中的设计和应用。设计了一个化工园区,总降变电站为源点,8个可选择的化工园区内具有火灾或爆炸高危险性生产企业位置为网络节点。建立了无浓度约束范围和有浓度约束范围两种模型,并在有浓度约束范围模型的优化中运用广度优先遍历和深度优先遍历相结合的思想。给出了3套方案并且得到了理想的优化结果。首次应用计算机智能算法优化的方法研究了化工园区供电网络安全性,研究表明,图论算法和人工智能算法在化工园区供电网络优化上的应用是可行的。对于网络节点较多的实际化工园区供电布局,GA遗传算法一般能得到比Floyd算法更快更好的全局最优解。     

电除尘器线间距、线一板间距优化设计的研究

根据粉尘粒子在电场中荷电较快、沉降缓慢的特点,水文以收尘电场为目标函数建立线间距的优化模型;以料子有效驱进速度为目标函数建立线-板间距的优化模型。同时对优化模型进行实例模拟计算,对优化结果进行实验分析。并在此基础上提出了电除尘器电场结构参数设计的建议。     

考虑员工行为安全的码头作业流程设计方法

为降低具有人机合作特点的码头库场装卸作业事故发生率,提出一种考虑员工行为安全的作业流程设计方法。首先,分析作业人员的不安全行为,综合模糊事故树和贝叶斯网络分析作业流程的安全性,提出分析不安全行为产生原因的方法;然后,建立以作业事故发生概率最小化为目标,并满足时间约束的作业流程优化设计数学模型;最后,以北方某港口散货码头的钢板装卸作业为实例进行分析。结果表明:在仅考虑抑制7项主要不安全行为的条件下,用该方法可降低顶上事件发生概率约30%。     

泡沫铝填充结构救生舱多目标优化设计

为提高救生舱的安全性,设计了1种泡沫铝填充结构救生舱。利用Workbench对原型救生舱进行静力分析,以泡沫铝填充结构救生舱的内外板厚、泡沫铝厚、纵向和横向加强筋宽为设计变量,以原型救生舱的最大应力、最大位移以及模型质量为约束条件,以泡沫铝填充结构救生舱的静态最大应力、最大位移及质量为目标函数,分析各设计变量对目标函数的灵敏度并进行多目标优化设计;并利用数值仿真方法研究优化后的泡沫铝填充结构救生舱的抗爆炸冲击性能。结果表明:与传统救生舱相比,优化后的泡沫铝填充结构救生舱可以显著提高救生舱的静力及抗爆炸冲击能力,进而提高其安全性能。     

高阶段尾砂胶结充填体力学研究与博弈树配比优化

在实验室试验了不同配比尾砂胶结试块强度,在充填采场取样测试了采场充填体强度.结果表明,如果以实验室试验的力学参数为充填配比设计依据,充填体最小设计安全系数为1.6～1.8比较合理.分析高阶段充填体受力,推导了分层充填力学计算公式及安全系数计算方法;根据充填工艺,确定最小充填高度,沿采场高度方向划分配比优化单元,建立了高阶段充填体配比优化设计模型;采用博弈树分析方法,解决了高阶段充填体配比优化问题,并对安庆铜矿5号矿房配比进行了优化.结果显示:与经验设计方法相比,采用本文方法优化充填配比,不仅使高阶段充填体内安全系数分布更趋合理,而且降低了水泥消耗.     

轻轨桥架声屏障优化设计研究

随着城市轻轨建设的发展,交通噪声污染逐渐引起人们重视。在轻轨桥架两侧设置声屏障是控制轨道噪声的重要措施之一。声屏障的高昂成本往往是由不合理的设计参数造成的,通过对目前声屏障设计方法进行分析,提出了轻轨桥架声屏障优化设计方法。该方法以声屏障建造成本为目标函数,以降噪要求为声学约束,综合考虑设置位置、高度和长度等设计变量的影响;由列车噪声1/3倍频程频谱计算插入损失,提高了优化过程中插入损失的计算精度。该优化设计法与目前设计方法对比,验证了声屏障优化设计在改善降噪性能和经济性能方面的优越性。讨论了设计参数对成本和降噪性能的影响,并且对轨边矮墙的降噪性能进行了分析,所获的结论对声屏障和轨边矮墙设计参数与形状的选择具有指导意义。     

隔离-失能竞争失效机制下安全系统多目标优化设计

为避免仅考虑单个性能指标造成的设计缺陷,提出一种基于隔离-失能竞争失效机制的安全系统多目标优化设计方法。该方法的核心是隔离部件和失能部件失效阈值的设定问题,针对该问题,利用确信安全失效率(PLOAS)、可靠性损耗、质量开销3个指标,分别表征失效阈值设定对系统的安全性、可靠性、质量这3个主要特性的影响;在此基础上,构建相应的多目标优化函数,并采用线性加权法,将多目标优化问题转化为单目标优化问题。结果表明:所提方法适用于求解基于隔离-失能竞争失效机制的安全系统多目标优化问题,可获得三目标优化问题或强安全约束条件下双目标优化问题的多组Pareto解。     

基于ANSYS的高速机夹式铣刀强度设计与安全性分析

当把离心力作为主要载荷进行高速铣刀的强度计算时,经典力学计算方法存在一定误差,不能满足安全性设计要求。笔者分析高速铣刀的离心力效应;建立高速机夹式端面铣刀强度设计有限元模型;模拟不同转速下刀具各组成部分的应力与变形的大小和分布;并结合分析结果,对高速铣刀安全性设计提出了改进意见。分析表明,对于100mm机夹式端面铣刀,当转速达到15000r/min时,螺钉的等效应力已达到材料的临界应力状态,出现明显的弯曲变形,刀片产生的位移达0.04mm。     

电除尘器进风箱的有限元分析

介绍了一种用有限元分析软件Ansys对电除尘器进风箱进行计算的方法,用该方法求解了进风箱工作条件下的应力应变.分析结果证明了应力和应变在进风箱上分布的不均匀性,为工程分析和优化设计提供了必需的数据.同时指出,该方法是一种对电除尘部件进行有限元分析的通用方法.     

基于强度理论及虚拟仿真相结合的行星减速机构可靠性分析

基于破煤理论建立了采煤机的力学模型,采用ADAMS建立采煤机刚柔耦合模型,并解决了边界条件添加、接触法向力提取等技术问题,分析了行星轴、架的可靠性;基于行星减速机构强度校核基本原理,开发了行星齿轮强度校核软件,以虚拟仿真中的动态接触法向力为输入,对某公司两种行星减速机构设计方案中各齿轮的接触应力和弯曲应力进行研究。该方法解决了传统分析中齿轮受力无法确定以及采用有限元软件无法求解齿根弯曲应力、求解接触应力时间过长的不足。结果表明:二级行星减速机构采用4行星轮结构要优于采用3行星轮方案,传动更稳定、可靠。     

基于随机有限元可靠度的RC结构抗火设计参数优化方法

本文较详细地分析了各设计参数对RC结构抗火能力的影响。在已知结构抗火功能函数的基础上利用随机有限元可靠度的计算方法分析各参数对结构抗火能力的敏感性,根据各参数敏感性的不同,在设计时有意识地对该参数作一些较小的变动,结构的可靠度会明显的增加从而提高了结构的抗火能力。为RC结构抗火设计提供了一种参数优化的方法。     

基于强度理论及虚拟仿真相结合的行星减速机构可靠性分析

基于破煤理论建立了采煤机的力学模型,采用ADAMS建立采煤机刚柔耦合模型,并解决了边界条件添加、接触法向力提取等技术问题,分析了行星轴、架的可靠性;基于行星减速机构强度校核基本原理,开发了行星齿轮强度校核软件,以虚拟仿真中的动态接触法向力为输入,对某公司两种行星减速机构设计方案中各齿轮的接触应力和弯曲应力进行研究。该方法解决了传统分析中齿轮受力无法确定以及采用有限元软件无法求解齿根弯曲应力、求解接触应力时间过长的不足。结果表明:二级行星减速机构采用4行星轮结构要优于采用3行星轮方案,传动更稳定、可靠。     

铝质发动机罩的行人碰撞保护研究

应用HyperMesh建立发动机罩和行人头部的有限元模型,利用LS-DYNA有限元分析软件研究人的头部与钢质、铝质发动机罩相撞时的动态响应问题,并经试验验证。对头模撞击铝质发动机罩与钢质发动机罩作了比较,得出铝质发动机罩对行人头部具有更好保护效果的结论。对铝质发动机罩内、外板的厚度进行改进设计,得到综合轻量化、刚度及安全性3方面的要求都比较好的设计方案。最后对铝质发动机罩的内板结构进行拓扑优化设计,得到了在保证刚度的前提下减重效果最好、具有优异的行人碰撞保护性能的铝质发动机罩结构。     

考虑洪涝灾害风险的城市应急避难场所选址研究*

为解决洪涝灾害下城市应急避难场所选址优化问题,将洪涝灾害风险评估与选址模型相结合。首先,运用灰色模糊综合评价法对洪涝灾害风险进行评价,得到洪涝灾害风险综合指数。然后,将综合指数归一化处理后作为权重引入疏散距离最小化和覆盖人口最大化的目标函数,结合最小化避难所数量,以最大服务范围、容量作为约束,构建引入洪涝灾害综合风险权重的多目标应急避难场所选址优化模型,并采用遗传算法对模型进行求解。最后,以武汉市作为实证研究对象验证模型的科学性和有效性。研究结果表明:在考虑洪涝灾害风险的情况下,应急避难场所选址方案可在接近最优解的情况下达到最优。研究结果可为城市防洪应急避难场所布局优化提供参考。     

考虑后悔与失望心理的应急救援任务匹配方法

为研究区间犹豫模糊信息下的应急救援任务匹配问题,提出考虑救援人员与受灾群众后悔与失望心理的决策方法以及确定双边主体效用值的方法,基于后悔理论与失望理论获得双边主体的后悔值与失望值,确定双边主体的综合感知效用值,并构建最大化综合感知效用值的多目标匹配优化模型,以得到最优匹配结果。研究结果表明：后悔与失望心理对双边主体的心理感知具有重要影响,但不影响最优匹配结果。研究结果可为应急救援任务匹配提供理论支持。     

地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。但是在传统的理论分析中,对于基础隔震结构往往忽视土-结构动力相互作用对其隔震效果的影响。即使考虑地基的影响,也大都是采用弹簧和阻尼器(地基动刚度)代替。笔者运用ANSYS软件的二次开发功能,提出将结构、隔震层和地基结合起来作为一个完整系统分析,并对一叠层橡胶基础隔震7层钢筋混凝土框架结构在考虑土-结相互作用情况下,进行了整体地震响应有限元计算、比较、分析。结果表明进行地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析是完全可行的而且是必要的。     

基于模糊推理的FRAM事故定量分析方法研究

为有效克服FRAM事故分析中无法进行定量分析的缺陷,提出结合模糊推理技术的Fuzzy FRAM模型。此改进模型基于FRAM识别系统运行状态;依据功能输出要素的时间/精度属性利用Matlab构建2阶模糊推理系统量化功能输出质量;根据通用性能条件(CPC)及功能输入耦合端口构建功能评价体系,针对评价体系中存在的不确定性信息融合及建模问题,采用模糊证据推理技术,通过模糊信度结构建立、数据处理、信息融合测度后获得功能的风险指数;以既有铁路危险品运输事故为例,验证方法的可行性。结果表明:Fuzzy FRAM模型的评估结果较为精确,是FRAM分析方法的有效补充。