基于LHS方法的可用安全疏散时间不确定性及参数敏感性分析

针对直接蒙特卡洛模拟效率较低的不足,利用基于拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling,LHS)的蒙特卡洛模拟分析了有喷淋作用时可用安全疏散时间(ASET)的不确定性;以秩相关系数和偏秩相关系数为指标,对影响ASET的参数进行了敏感性分析.分析表明,同样的精度条件下,拉丁超立方抽样所需要的抽样次数要远小于简单随机抽样的次数.算例分析结果表明,对于一个防火分区面积大小的无排烟单层商场,在有喷淋作用时,可用安全疏散时间具有对数正态分布的特征;敏感性分析表明影响可用安全疏散时间的主要参数为喷头距火源中心线距离、火灾增长系数和总热损失系数.     

毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析

有毒气体泄漏扩散受很多不确定性因素的影响,为了分析和评估影响毒气泄漏扩散的风速和泄漏速率的变化和不确定性,采用蒙特卡罗模拟和基于Wilks公式容许限的非参数统计法,通过抽样计算得到“95/95准则”下的毒气泄漏扩散地面浓度分布,计算了有毒气体泄漏扩散的不同风险等级的影响范围和风险概率曲线。以氨气泄漏事故为例进行实例分析,结果表明,相对于以确定性参数得出的氨气泄漏扩散浓度分布,引入参数的不确定性评估,更能贴合泄漏现场存在不确定性因素的实际情况,更有利于人员的安全和应急疏散管理。     

薄膜结构在动风荷载下的安全性能分析

从理论和实践两方面对薄膜结构在风荷载下的安全性能进行了研究。根据随机过程理论 ,用计算机模拟生成具有空间相关性的风场。发展建立了膜结构几何非线性动力响应问题的有限元公式 ,并以此为基础对一具体的膜结构进行了动力时程响应分析。通过观察膜结构在不同风速下的位移时程曲线 ,笔者发现 :当外界风速小于一定的临界风速时 ,结构的位移响应会逐渐趋于稳态 ,结构的振动逐渐趋于稳定 ,这时结构是安全的 ;当外界风速超过或接近临界风速时 ,结构的振幅会逐渐增大 ,膜结构将可能发生驰振损坏。进而提出了通过增大膜内预应力或提高膜曲面的曲率来防止膜结构风振破坏的方法 ,并指出了在设计和施工中为保证膜结构的风振安全应当采取的措施。     

大跨径悬索桥液体黏滞阻尼器参数敏感性研究

为研究液体黏滞阻尼器参数变化对大跨径悬索桥地震响应的控制效果,以某悬索桥为例,基于ANSYS有限元软件建立梁端设置液体黏滞阻尼器的结构有限元分析模型,采用非线性动力时程方法,对液体黏滞阻尼器的阻尼系数和阻尼指数进行参数敏感性分析,并与未设置液体黏滞阻尼器的结构地震响应进行对比,在此基础上研究液体黏滞阻尼器参数变化对结构地震响应的影响。结果表明:对于大跨度悬索桥,液体黏滞阻尼器的设置应以控制地震作用下梁端位移响应为首要目标,阻尼指数对减震效果影响最为显著,其值宜选取在0.8～1.0范围,并根据设计阻尼力来选择适当的阻尼系数值。设置恰当参数的液体黏滞阻尼器,可有效降低悬索桥梁端位移,且不会显著增加结构地震内力响应。     

考虑滚动阻抗的线性接触模型离散元宏细观参数敏感性研究

为克服无黏性土的离散元研究中未考虑颗粒间抗转动作用的缺陷,基于抗转动线性接触模型开展一系列排水固结三轴压缩模拟试验,结合随机森林算法详细探讨抗转动线性接触模型中各细观参数(有效模量、刚度比、摩擦系数、抗转动系数)与试样的宏观参数(初始弹性模量、泊松比、峰值强度)间的关系.结果表明:颗粒有效模量的提高会使试样的初始弹性模...     

框构桥裂缝产生的原因及结构安全性分析

本文首先介绍了框架桥的应用情况,指出框架桥结构是铁路提速后,大规模使用的一种下穿结构形式。进而介绍了由于设计、施工等几种常见的可能引起框架桥产生裂缝的原因,并以京九线某里程段的二孔框架桥出现裂缝情况为例分析了其出现裂缝的原因及裂缝的危害性。     

考虑岩土体剪胀特性的边坡稳定性分析*

为考虑岩土体剪胀特性对边坡稳定性的影响,基于非关联流动法则,利用等效内摩擦角的概念对原抗剪强度参数进行修正,以修正后的等效参数c*,φ*探讨剪胀角对岩土体强度的影响,结合传统强度折减法以及基于临界曲线的双系数折减法,求解基于修正后等效参数计算的边坡安全系数,并给出安全系数的取值方法。结果表明:采用等效参数来考虑剪胀角的影响是可行的;随剪胀角的增大安全系数增大,且增长速度变缓,剪胀角在0~25°范围内对安全系数的影响显著,在实际工程计算中需要考虑剪胀角对边坡稳定性的影响;基于临界曲线的双系数折减法可较为直观地体现出剪胀角的影响程度,在研究剪胀角对边坡稳定性的影响时可采用此方法进行分析。     

生命周期评价中清单的不确定性分析

生命周期评价中存在着广泛的不确定性,尤其是生命周期评价中清单的不确定性因素会严重影响研究结果的可信性.结合生命周期清单中不确定性的特点,指出不确定性分析的作用.综述目前常用的生命周期清单的不确定性分析方法,包括在不确定性评估中常用的质量指标法、蒙特卡罗(Monte Carlo)法、结合法及常用的敏感性分析方法.指出各种方法存在的优缺点以及在实际中的应用,最后提出生命周期清单中不确定性分析的研究方向.     

参数不确定性对隧道火灾人员安全时间的影响研究

为分析参数不确定性对隧道火灾人员安全时间的影响,根据烟气失能指数建立人员安全时间预测模型。并将所建立的模型与Monte Carlo抽样方法相结合,用概率密度函数描述火灾增长系数、最大热释放速率等参数的不确定性,提出考虑参数不确定性的隧道火灾人员安全时间分析方法。计算分析结果表明:应用该方法可得到隧道火灾人员安全时间的上下限、均值、标准差等;就10 MW以下中小型客车火灾而言,火灾增长系数的不确定性对人员安全时间影响不大;随着热释放速率的增大,人员安全时间的均值逐渐减小,标准差逐渐增大,分布区间逐渐变宽;当热释放速率超过120 MW时,人员安全时间的分布区间、均值、标准差基本趋于稳定。在热释放速率给定条件下,随着通风风速的增加,人员安全时间上下限有所提高且分布区间增宽,同时均值和标准差均有所增加。     

基于均匀设计的事故再现模型参数敏感性分析

借助参数敏感性分析方法确定那些对事故再现结果有显著影响的参数,进而通过对这些参数进行合理处理则可在花费不大情况下确保再现结果的精度。基于均匀设计并结合回归分析,提出了一种事故再现模型参数敏感性分析方法:该方法首先借助均匀设计寻找到事故再现模型的一阶响应面模型,再借助该响应面模型获得原事故再现模型内参数的敏感性向量。并在此基础上进一步探讨了如何通过该方法获得各输入参数的取值区间及各输入参数在其标称值附近有一定程度扰动时2种情况下参数对计算结果的影响程度。最后给出一数值算例,算例结果表明:笔者方法所得参数敏感性顺序与其他学者研究所得一致。     

Importance and uncertainty analysis of flue gas scrubber systems with extreme reliability parameter values

Although reliability analyses have been used to improve the reliability of industrial systems, generic reliability data from publications, such as component failure intensities and repair times, are used to calculate reliability measures instead of the real reliability data collected from the plant. One reason is that the repair history of the components is not well managed in the plant. In this work, the effect of extreme reliability parameter values on system reliability and unavailability is studied. To do this, importance and uncertainty analysis of the components of flue gas scrubber systems is carried out, and results calculated with the extreme reliability parameter values are compared with those with the mean reliability values of the systems. The different reliability parameter values can give us totally different ranks of the components critical to the reliability of the representative scrubber system. Consequently, the effort to establish a reliable database is emphasized to perform accurate reliability analysis of the system.     

Optimal gas detector placement under uncertainty considering Conditional-Value-at-Risk

A stochastic programming formulation considering Conditional-Value-at-Risk (CVaR) is developed for the optimal placement of gas detectors in petrochemical process facilities. A rigorous gas dispersion simulator, FLACS, is used to generate release scenario data for a real process geometry. We consider two problem formulations: minimization of expected detection time and minimization of expected detection time subject to a restriction on CVaR across the scenario set. The extensive form of each stochastic program is formulated in Pyomo and solved using CPLEX. Considering all scenarios, we compare key values and histograms of detection times for both formulations. Minimizing the mean detection time only can lead to optimal detector placements with a good expected behavior, but unacceptable worst-case behavior. The formulations that minimize or constraint CVaR produce sensor placements with significantly better worst-case behavior and fewer scenarios having high detection times. Considering these results, a strong case for the use of optimal sensor placement using stochastic programming considering CVaR is made for improving safety systems.     

Influence of parameter uncertainty on modeling of industrial ammonia reactor for safety and operability analysis

Chemical reactors represent probably the most hazardous units of chemical industry. Safety analysis of a chemical reactor requires basic knowledge of all particular processes which can be described by mathematical models. Most of the model parameters involved in the prediction of reactor behavior are uncertain. These uncertainties can cause discrepancies mainly in the prediction by models with nonlinear behavior and they can be the source of confusion in the design of chemical reactors and consequently also in the safety and operability analysis.The main aim of this work was to analyze the influence of uncertainties in the model parameters on the prediction of operating quantities by mathematical models with nonlinear behavior. Such analysis can be used for safety and operability analysis of an industrial catalytic ammonia reactor. The industrial fixed-bed reactor was used by a mathematical model with nine parameters. Analyses of the influence of uncertainty in a single model parameter and their combination were carried out by the Monte Carlo approach. It is shown that even a small uncertainty in one of the key parameters or in a combination of these key parameters can result in several steady states results of the operating quantities and can be the source of confusion in the design and consequently also in the safety and operability analysis.     

富水砂层刚度参数敏感性分析及地表沉降预测*

为了在富水砂层地铁盾构施工中保证施工安全,控制地表沉降是其重要措施。依托福州地铁盾构工程项目,利用正交试验方法,使用有限元软件Plaxis 3D建立25个数值分析模型,采用反分析的方法,确定富水砂层土体硬化模型(Harding Soil model)主要刚度参数之间的关系;通过对各刚度参数进行极差分析与方差分析,确定土体硬化模型各刚度参数敏感性和显著性,建立刚度参数与地表沉降的数学模型。研究结果可以较好地对最大地表沉降进行预测,为富水砂层参数优化和盾构施工地表沉降预测提供理论基础。     

Multi-criteria decision-making considering risk and uncertainty in physical asset management

In this work we present a method for risk-informed decision-making in the physical asset management context whereby risk evaluation and cost-benefit analysis are considered in a common framework. The methodology uses quantitative risk measures to prioritize projects based on a combination of risk tolerance criteria, cost-benefit analysis and uncertainty reduction metrics. There is a need in the risk and asset management literature for a unified framework through which quantitative risk can be evaluated against tolerability criteria and trade-off decisions can be made between risk treatment options. The methodology uses quantitative risk measures for loss of life, loss of production and loss of property. A risk matrix is used to classify risk as intolerable, As Low As Reasonably Practicable (ALARP) or broadly tolerable. Risks in the intolerable and ALARP region require risk treatment, and risk treatment options are generated. Risk reduction benefit of the treatment options is quantified, and cost-benefit analysis is performed using discounted cashflow analysis. The Analytic Hierarchy Process is used to derive weights for prioritization criteria based on decision-maker preferences. The weights, along with prioritization criteria for risk reduction, tolerance criteria and project cost, are used to prioritize projects using the Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution. The usefulness of the methodology for improved decision-making is illustrated using a numerical example.     

基于贝叶斯方法的竖井中性面模型参数不确定性研究

随着高层建筑越来越多,其发生火灾的风险也越来越大,火灾烟气是导致火势蔓延和人员伤亡的主要原因,因此高层建筑防排烟设计问题可谓重中之重。建筑中性面的性质决定了其在防排烟设计中的关键地位,通过对建筑中性面位置的研究来优化建筑防排烟设计,减少火灾烟气对人和建筑的危害具有重要的意义。在前人工作的基础上,利用场模拟的方法得到样本值,并引入贝叶斯概率方法量化模型参数的不确定性,分析了竖井结构单一参数的不确定性对中性面位置分布的影响。旨在为火灾安全工程设计和竖井模型实验台设计,以及建筑竖向通道防排烟设计提供一定的参考。     

考虑旅客携行行为的安检系统服务参数优化研究

为提高公共交通安检系统服务效率,考虑旅客"绕行取行李""等待取行李"的携行行为,分析安检系统服务流程,构建安检系统的Jackson排队网络模型;分析旅客人体安检和行李安检之间的速度差,厘定在携行行为条件下及不同情境中旅客提取行李前的等待时间,并修正安检系统的Jackson排队网络模型;优化安检系统服务参数,实现系统服务...     

考虑水渗流作用的顺层抽采模拟及参数优化研究

为研究水渗流作用对顺层钻孔抽采的影响,为抽采工艺参数优化提供理论依据,建立了考虑水渗流场的气水两相流固耦合方程,并利用COMSOL Multiphysics软件对赵庄矿1309工作面顺层钻孔的抽采负压与钻孔间距进行参数优化。研究结果表明:随着抽采时间增加,煤层水压与水相相对渗透率均快速下降后趋于稳定不变,气相相对渗透率先升高后不变,煤层瓦斯压力在抽采过程中逐步降低;抽采负压改变对煤层相对渗透率几乎无影响;在相同预抽时间里,抽采影响半径与抽采负压呈指数函数关系,抽采负压由15 kPa提高到27 kPa,可降低煤层瓦斯压力,有效影响半径扩散明显,超过27 kPa变化不再明显;钻孔间距设置为4.5 m可在预抽期内满足抽采要求且节约施工成本。     

考虑动态施工超长管棚预支护力学特性及参数影响分析*

为研究复杂地层超长管棚随动态施工的力学特性和管棚合理化参数,依托某下穿高速公路浅埋暗挖隧道工程,采用数值法进行三维动态建模分析。研究结果表明:管棚挠度曲线呈鱼腹形,拱顶部和拱腰管棚最终稳定在10.7,2.9 mm;管棚各测点轴力经历由受拉到受压的变化过程,通过各测点后受压区轴力逐渐减小,拱顶部动态响应更明显;管棚弯矩集中于掌子面前后方区域,随开挖面推进,弯矩作用范围逐渐向前扩张,最大弯矩发生在洞口套拱处;通过参数影响分析,当采用短进尺开挖时,管棚直径取129~159 mm、间距为0.4~0.5 m、注浆区厚度为0.4~0.5 m时可确保上方高速公路安全。研究结果可为类似工程施工和设计提供参考。     

压力容器声发射信号参数分析方法的探讨

参数分析是声发射技术应用中的重要环节之一,因为它直接关系到能否正确反映被检对象的物理状况。本文集多年检测的经验,提出了参数分析的几种方法以及参数分析中须注意的问题,力求通过参数分析方法来客观、合理地表征检测对象的物理状况。