Identification-based simplified model of large container ships using support vector machines and artificial bee colony algorithm

The 6 degrees of freedom (DOF) model with a high degree of complexity for capturing ship dynamics is generally able to track the nonlinear and coupling dynamics of ships. However, the 6 DOF model makes challenges in estimating model coefficients and designing the model-based control. Therefore, simplified ship dynamic models within allowed accuracy are essential. This paper simplified the 6 DOF nonlinear dynamic model of ships into two decoupled models including the speed model and the steering model through reasonable assumptions. Those models were tested through maneuvering simulations of a container ship with a 4 DOF dynamic model. Support vector machines (SVM) optimized by the artificial bee colony algorithm (ABC) was used to identify parameters of speed and steering models by analyzing the rudder angle, propeller shaft speed, surge and sway velocities, and yaw rate from simulated data extracted from a series of maneuvers made by the container ship. Comparisons with the first order linear and nonlinear Nomoto models show that the simplified nonlinear steering model can capture more complicated dynamics and performs better. Additionally, comparisons among three different parameter identification methods demonstrate similar identification results but the different performance involving the applicability and effectiveness. SVM optimized by ABC is relatively convenient and effective for parameter identification of ship simplified dynamic models.     

采矿爆破振动波在岩溶区的传播影响因素分析

为研究不同情况下爆破振动强度衰变规律和振动对岩溶塌陷的影响,为当地矿山合理开采及减少地面塌陷灾害的发生提供可靠依据,对湖南水口山铅锌矿区进行现场爆破振动测试,并利用古丹铅锌矿实测数据作对比分析;试验矿区共布设4条测线,接收8组爆破振动数据。采用萨道夫斯基修正公式对采集的数据进行计算,以爆破产生的振动波频率及振动速度作为测试指标,对实测数据进行提取、处理,确定爆破振动波的频率及其在介质中的传播速度及地震波引发的质点振动峰值振速。试验结果表明:采矿活动是岩溶地面塌陷的主要影响因素;爆破振动波的频率衰减强度与其在岩土体中的传播距离和断层有关,振动波的传播速度受到岩土体性质、岩层结构特征、岩层走向等因素的影响。      

Impact of geometrical properties on permeability and fluid phase distribution in porous media

To predict fluid phase distribution in porous media, the effect of geometric properties on flow processes must be understood. In this study, we analyze the effect of volume, surface, curvature and connectivity (the four Minkowski functionals) on the hydraulic conductivity and the water retention curve. For that purpose, we generated 12 artificial structures with 800³ voxels (the units of a 3D image) and compared them with a scanned sand sample of the same size. The structures were generated with a Boolean model based on a random distribution of overlapping ellipsoids whose size and shape were chosen to fulfill the criteria of the measured functionals. The pore structure of sand material was mapped with X-rays from synchrotrons.     

基于二维相干性自锚式悬索桥的地震响应研究

一般在非一致地震激励的模拟中采用一维相干模型,即模型中只含有沿地震波传播方向的变量,但垂直于地震波传播方向两点距离较远(如横桥向)时,会存在相干性.本文基于二维相干模型,应用三角级数法,考虑频率对视波速的影响、地震波传播滞后对非平稳调制函数的影响,生成某自锚式悬索桥桥址处各支点的人工地震波.利用该地震波研究不同激励方式对自锚式悬索桥结构的地震响应,并与基于一维相干的地震响应结果进行了对比,从中得到一些有意义的结论.     

节理对爆炸波传播影响的数值研究

采用加入无反射边界条件的DDA程序,研究了节理面对应力波传播的影响。结果表明,节理面能阻碍波的传播,有利于波的衰减,节理面越多,波的反射越强,而波的透射越弱。模拟了一个现场爆炸试验,研究爆炸产生的应力波在节理岩体中传播、衰减的规律,模拟结果与现场试验结果比较吻合。研究表明,DDA方法可以模拟节理面对应力波传播的阻碍作用,用它来模拟爆炸波在节理岩体中的传播是适用的。     

小间距隧道爆破动力特性试验研究

分岔隧道是一种新型隧道结构形式。以漆树槽分岔隧道为工程背景,进行了掘进爆破的围岩震动效应试验,通过不同掏槽结构下爆破震动作用隧道围岩衬砌质点振动速度的频谱分析与质点振动速度幅值的分布情况分析,对小间距公路隧道混凝土衬砌及其围岩在爆破地震波作用下的力学特征进行论述,重点研究了小间距隧道中隔墙及爆破掌子面的震动特性及变化规律。试验与分析结果表明,（1）中墙迎爆侧为振速峰值区,以水平径向振速最大,且沿着中墙走向呈现规律性变化;（2）掏槽孔爆破产生的地震效应最为强烈,其震动强度是扩槽眼和周边眼的2倍左右;（3）衬砌振速主振频率主要分布在低频段,以20～95 Hz为集中频段,高频地震波衰减极快;（4）同一测试断面中最大振速峰值出现在拱顶和边墙中部位置的概率最大,且大小比较接近,爆破掌子面附近的振速不适合萨道夫斯基预测公式,受爆破夹制及自由面的影响较大。     

利用福建爆破实验记录检验华南速度模型

基于2010~2012年"福建及台湾海峡地壳深部结构陆海联合探测"项目中18次爆破实验的准确发震时间、发震位置所确定的多震相走时数据,进行爆破震相特征分析,采用华南速度模型对单纯型、Hyposat、Hypo2000及Locsat等4种定位方法进行比较,得出最优定位方法。利用14炮爆破记录反演得到的速度模型与华南速度模型作比较,结果表明,反演模型的上地壳厚度小于华南模型的,下地壳厚度大于华南模型的,上地壳速度与华南模型的相当,下地壳速度大于华南模型的。利用本研究的反演结果对其他4次爆破进行重新定位,定位精度明显提高。     

乌兰浩特地震台典型地震事件震相特征分析

选取乌兰浩特地震台记录到的典型天然地震事件及爆破事件,根据断裂带分布及波形记录特征,分析地震及爆破事件的震相特征。结果表明,研究区域近震波形Pn、Pg、Sn、Sg震相及Sm面波较清晰,Pg、Sg波走时差一般不大于23 s,与中国地震台网中心发布的M_S震级间的偏差一般小于0.6级;远震P、S、pP、sP震相可较清晰识别,Pm、L面波记录较明显,P、S波走时差一般不小于25 s,震级偏差一般小于0.4级,且通过震相特征及实地考察发现,爆破多为霍林郭勒区域爆破事件。     

采石场周边民房爆破振动效应评价及衰减关系

为了避免福岭采石场爆破施工对周边民房的影响,布设4个测试点,对不同药量及距离产生的爆破振动给附近民房带来的影响进行监测和分析,得到了振动衰减关系及该采石场爆破施工对附近民房影响的安全距离。当保护对象距离为200 m时,96 kg药量,振动速度为0.45 cm/s,达到土坯房和毛石房屋容许振动的上限值。     

G7公路甘肃段爆破施工对土遗址震动影响的检测与分析

近年来土遗址受城市建设和交通施工损害的现象时有发生,对于这些人为因素对遗址的影响缺乏有效的检测与评估手段。本文基于G7高速公路的爆破振动观测,进行质点峰值加速度和峰值速度的衰减分析,开展爆破震动对附近明水军事要塞土遗址震动影响的研究。通过对竖向、水平向的振动加速度和速度的观测和数据分析,得出不同药量条件下,对应相同质点的震动峰值加速度衰减规律。提出了公路爆破附近土遗址震动控制范围和最大药量的施工建议,为爆破附近有土遗址的施工提供了数据支持,相应的结论和建议可以在同类土遗址保护中参考使用。