一种新的多输出重要性测度及其高效计算方法

基本变量重要性测度分析是结构安全评估以及工程优化设计的一项必要工作。本文结合矩独立重要性测度思想和基于方差的重要性测度思想,提出了一种新的适用于多个输出的重要性测度。所提测度利用概率积分转化(Probability integration transformation,PIT),将输出的不确定性由输出的联合分布函数来表征。在多输出情况下,相比单纯基于方差的重要性测度,所提测度能够同时包含各个输出的不确定性及其相关性。而相比单纯的矩独立重要性测度,由于它使用方差来衡量变异性,因而求解过程更为简便。在计算多输出的分布函数时,本文采用基于分数矩的极大熵方法结合Nataf变换法,在保证求解精度的同时大大降低了模型调用次数。数值和工程算例说明了该测度的合理性以及计算方法的高效性。     

动态系统元器件失效率的矩独立重要性测度分析

针对不确定性元器件失效率对动态系统失效概率影响程度的度量问题,研究了动态系统元器件失效率的重要性分析方法。分析了不确定性情况下动态系统失效概率的特点;依据Borgonovo的矩独立灵敏度分析思想,提出了两种新的矩独立不确定性重要性测度,给出了基于蒙特卡罗数值仿真的一般求解方法,分别用来分析系统工作时间给定和在区间变化两种情况下元器件失效率不确定对系统失效概率分布函数的贡献程度;建立了重要性测度的高效算法,通过稀疏网格积分技术将多元函数的积分问题转化成一元函数积分的张量积组合,通过Edgeworth级数方法将响应量分布函数的求解问题转化为基于其前四阶矩的失效概率估计,从而有效降低了功能函数的调用次数,提高了重要性测度的求解效率。最后,通过两个算例验证了所提方法的合理性和算法的高效性。     

极大似然最大熵概率密度估计及其优化解法

针对经典最大熵概率密度估计中拉格朗日乘子计算目前存在高度非线性、计算精度不高或有时难以收敛等问题,提出了一种"最大似然+逐次优化"的方法。基于最大似然估计法,推导建立了简化的拉格朗日优化函数;在此基础上,基于样本原点矩约束,提出了逐次寻优算法。根据优化过程不稳定,重新推导了拉格朗日乘子的线性变换公式,避免矩阵求逆运算引起的奇异现象。针对几种常见的概率分布类型及可靠性问题,采用极大似然最大熵概率密度估计法与经典型最大熵概率密度估计法分别计算概率密度及可靠度的对比表明:极大似然最大熵概率密度估计法的优化函数非线性程度低,形式简单,而且"极大似然最大熵概率密度估计+逐次优化法计算"精度高,收敛性好。     

基于进化Kriging模型的金属加筋板结构布局优化方法

借助于试验设计和进化Kriging近似模型,提出了一种金属加筋板结构布局优化策略.其基本思想是用试验设计法选取样本点,进行有限元分析得到该样本点的响应(重量、屈曲因子和剩余强度系数),以此分别建立Kriging近似模型.并采用更新技术提高Kriging模型的精度,应用折衷法和遗传算法对该近似模型进行优化获得最优解.金属加筋板结构设计变量包括加强筋型式、加强筋间距和尺寸变量,约束为强度和屈曲.本文所做的金属材料加筋板结构布局优化设计算例表明,所提方法优化效果明显,优化效率高.     

航天器变构型模块化可维修技术

现有可维修航天器为实现可维修能力代价大,且技术发展途径不清晰,难以推广应用.本文在对国外可维修航天器技术特点分析的基础上,从可维修体系架构、可更换功能模块体系和即插即用接口体系3方面,提出了一种可维修航天器的通用设计方法.结合所提方法,设计了一种主结构可变构型的模块化可维修航天器,阐述了所涉及的关键技术.所设计的可维修...     

公共建筑火灾隐患层次分析与群决策

通过总结现有火灾隐患量化方法和事故教训,确定了公共建筑火灾隐患评价指标体系.在专家打分的基础上,运用层次分析法和群决策方法量化了评价指标体系中各指标权重,提出了公共建筑重大火灾隐患的量化分级评定方法,并以江西省10处公共建筑为例对所提出的量化分级方法进行了讨论与验证.     

广西港口物流业升级水平测度及影响因素分析

物流业升级对新常态下区域经济的转型发展具有较大推动作用。作为国家"一带一路"倡议有机衔接的重要门户,广西港口物流业升级发展显得尤为必要。文章从产业升级的视角出发,构建了港口物流业升级测度的指标体系,并运用主成分分析法对广西港口物流业升级水平进行了测度,最后利用斜交旋转法对港口物流业升级的影响因素进行了分析。研究发现,防城港的物流业升级水平最高。码头长度和仓库堆场面积等港口基础设施指标优化是促进港口物流业升级的关键因素。     

抗几何攻击的数字图像版权保护算法

为了在保证图像质量的前提下实施图像的版权保护,提出了一种基于Krawtchouk矩和标识信息的零水印算法.该方法利用从图像中提取的特征信息来构造水印,从而达到版权保护的目的.主要步骤为,首先计算原始图像的Krawtchouk低阶矩不变量来构建水印信息,接着将水印信息和密钥信息在第三方登记注册并获得标识信息,最后通过标识信息确认版权所有者.水印提取过程简单,只需计算所得图像的几个低阶Krawtchouk矩不变量.文中给出了实验结果,并与传统几何矩不变量的算法进行了比较. 结果表明,该方法对旋转、缩放、剪切、组合攻击、平移和去掉行等几何攻击以及滤波、JPEG压缩等攻击具有更高的稳健性.     

基于复杂网络模型的航路网络特性分析（英文）

航路网络是航空运输的基本载体,挖掘其特征对航空运行效率的提高有显著意义。以2018年中国大陆1 479个航路点组成的航路网络为研究对象,结合空域结构、交通流特征以及交通流支配关系等,从复杂网络视角构建了物理航路网络、无向航路交通网络、有向航路交通网络,以及基于交通流支配关系的有向航路交通网络等4个网络模型。基于典型网络测度指标统计了不同网络的拓扑特征,并分析了典型测度指标在不同网络中所展现的差异特征,进而提出了测度指标的综合指数概念。统计结果表明,航路网络在交通流的影响下展现了更丰富的异质性,节点间的关系并不对称,不同网络中的指标分布特征有明显差异。测度指标综合指数和交通量水平的对比分析表明,某些航路点不但在多个测度指标的综合指数中有较大值且交通量繁忙;某些航路点虽然在多个测度指标的综合指数中有较大的值,但交通量不繁忙;还有一些航路点只在某一特定指标的综合指数中比较突出。为反映航路点的综合重要程度,采用K-means方法基于度综合指数、介数综合指数、接近度综合指数将航路点的重要性划分为3个级别,交通量、机场数量、航班延误等的统计结果验证了分级结果的合理性。     

民航机场危险源严重度评价方法研究

危险源风险度是机场安全评价中的重要指标之一,而危险源严重度的准确度量直接影响危险源风险度分析的准确性,以及机场安全管理的经济性和有效性。鉴于目前基于主观的严重度分析中存在的问题,提出基于模糊综合评价的危险源严重度定量分析方法。首先建立了严重度评价指标体系;然后利用专家意见,将模糊综合评价法应用在危险源严重度的定量分析中;最后通过案例分析证明了所提方法的客观性和有效性。     

单固支带阻力元片式铰链力矩天平研制

受大展弦比试验模型和天平结构条件限制，在高速风洞中采用传统结构的片式铰链力矩天平难以实现对操纵舵气动力的精确测量，其主要原因是传统片式铰链力矩天平无阻力测量单元，无法测量阻力，使得阻力对铰链力矩测量的干扰无法修正，同时传统结构的片式铰链力矩天平在试验中受机翼变形影响较大，影响试验数据精准度。针对这一问题，在中国空气动力研究与发展中心高速所开展了单固支带阻力元片式铰链力矩天平结构设计研究，并成功应用于某飞机模型舵面铰链力矩测力试验。校准数据以及试验结果表明，该天平能够有效测量阻力，基本消除了机翼变形对测量的影响，同时还可以减小附加力矩，增加天平载荷匹配性，有效提高试验数据质量。     

再入弹头小不对称俯仰气动特性测量技术研究

再入弹头小不对称俯仰力矩的精确测量一直是风洞试验领域的一个难题。设计了轴承铰接式自由振动系统,以同时测量模型的动稳定性导数和静力矩系数。滚动轴承提供系统在俯仰通道的自由度,同时在弹性梁断裂时保护模型不受破坏;可拆卸弹性梁可根据试验要求更改结构尺寸,调整系统振动频率及应变片输出信号的质量。利用本系统在Φ500mm 高超声速风洞进行了模型风洞试验,试验结果重复性及试验稳定性好,静态力矩系数测量结果达到10-6量级,证明了系统的精确性与可靠性。     

飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

基于AMEsim的运载火箭保险阀系统性能可靠性分析

在论述分析保险阀性能可靠性重要性的基础上,运用商业仿真软件AMEsim建立了运载火箭保险阀的仿真模型。根据此仿真模型,提出了保险阀的性能可靠性分析模型,并运用响应面法计算了保险阀的性能系统可靠性指标,最后分析了随机变量均值的相对变化对性能可靠性指标的影响。     

基于有限元分析的变截面轴向力支撑片内式应变天平研制

内式应变天平的轴向力元件结构在受到大载荷尤其是大力矩载荷后,其支撑片上的最大应力是限制天平最大承载能力的主要因素。研制了一台大力矩内式应变天平,并采用有限元分析方法对轴向力元件的支撑片和测量梁进行了优化和改进。将支撑片的外形由传统的等截面改进为变截面,减小支撑片中间部位的厚度,并增加两端的厚度,在保持天平轴向刚度一致的基础上,降低了支撑片上的最大应力;采用变截面结构的轴向力测量梁,减小了测量梁上的应变梯度。有限元分析结果表明:与传统的等截面支撑片相比,变截面支撑片上的应力分布比较均匀,其根部最大应力减小了20%以上;与等截面测量梁相比,变截面测量梁上的应变梯度降低了79%。天平校准结果与有限元分析结果一致,风洞测力试验也表明该天平具有良好的稳定性。     

双面抛光加工运动过程分析与数学模型的建立

晶片在双面抛光加工过程中具有多向运动、受力复杂、表面材料微细去除的特征,晶片的运动和受力是影响双面抛光加工质量的主要因素。本文通过分析双面抛光加工时晶片的运动规律和受力状态,建立了双面抛光加工时晶片运动的数学模型。研究结果表明,晶片的运动是行星运动和自转运动的合成,当晶片质量和惯性矩较小并可以忽略时,晶片的自转速度与抛光压力、抛光垫和晶片表面间的摩擦状态无关,而与行星轮和晶片端面间的摩擦状态、行星轮系统运动参数和抛光盘转速有关。     

高超声速风洞流场中的气流旋转影响及消除

风洞实验需要高品质的来流，但部分高超声速风洞由于加热器特性可能导致流场中存在气流旋转，为了消除或减小旋转，提出了在风洞稳定段前加入反向旋转气流来抵消气流旋转的思路。为验证该思路及了解高超声速流场中旋转程度总体效应，设计了一种带翼模型和高精度滚转力矩天平。在Φ0.3m高超声速低密度风洞中进行了M6、总压约2×105Pa、氮气常温时（电弧加热器不通电）多种进气条件下的滚转力矩测量实验，结果表明流场中存在旋转，滚转力矩系数C_l最大为1.657×10-3，采用约2%总流量的反向气流可达到滚转力矩系数降低2个数量级的效果，为提高风洞流场品质提供了较为有效的解决措施。     

利用自然低温的旋转叶片结冰风洞试验系统设计

为开展风力机旋转叶片结冰风洞试验研究，设计了一种利用寒冷地区自然低温环境的具有可变截面试验段的结冰风洞试验系统。该系统在原有常规结冰风洞的基础上改进了试验段，设置了喷雾区与非喷雾区，风力机叶片实验台可设置在非喷雾区内，而旋转叶片在转至喷雾区时进行结冰测试。为测试该系统的各项参数以及研究系统的可行性，对该试验系统的3个主要环境变量:试验段速度分布、温度分布和液态水含量分布进行了测试和标定。在此基础上，进行了绕轴旋转圆柱和叶片段的结冰试验，对2个系统下的无因次结冰面积及结冰形状进行了对比分析。结果显示该系统各项参数稳定，利用2个系统得到的结冰形状相似度高，结冰面积一致性较好，表明该系统可用于进行旋转机械结冰风洞试验研究。     

不完备系统中的变精度多粒度粗糙集

以不完备信息系统为研究对象,将变精度粗糙集方法与多粒度粗糙集方法进行融合,构建了基于容差关系的可变精度乐观和悲观多粒度粗糙集模型.这两种可变精度多粒度粗糙集模型都是基于容差关系的可变精度粗糙集与多粒度粗糙集的拓展形式.对可变精度多粒度粗糙集的基本性质进行了讨论,为采用粗糙集方法处理不完备信息系统提供了新的技术手段.