数值模式预报时效对计算精度和时间步长的依赖关系

通过数值计算研究Lorenz非线性动力系统,探讨了非线性动力系统中初值问题的解对时间步长和计算精度的依赖关系,从新的角度研究动力系统的预报时效问题,讨论了评价舍入误差对预报时效影响程度的方法。实验结果表明:动力系统的预报时效不仅与初值误差有关,而且在一定条件下敏感地依赖于计算采用的时间步长和计算精度。     

动态非线性滤波模型非线性强度的曲率度量及其应用

基于微分几何的两种曲率——参数影响曲率和固有曲率,给出了定量描述非线性滤波问题的非线性强度的方法,分别采用扩展Kalman滤波方法和Unscented Kalman滤波方法进行了模拟实验。结果验证了这些曲率确实能够度量非线性滤波问题的非线性强度,且能够评估非线性滤波算法的状态估计性能。     

柔度法纤维模型在方钢管混凝土柱滞回仿真中的应用

本文编制了基于二阶柔度法纤维模型梁柱单元的矩形钢管混凝土框架结构非线性分析程序,采用虚拟阶步法和改进的滞回路径追踪方法消除了其中截面切线刚度矩阵奇异时无法求逆的隐患,提高了算法的稳定性.运用此程序对矩形钢管混凝土柱进行滞回仿真,并与试验结果对比,结果表明:柔度法纤维模型梁柱单元可以有效解决框架结构的几何非线性问题和压弯耦合的材料非线性问题,使用较少的单元数量就可以得到较准确的计算结果;本文所采用的改进措施切实有效,保证了程序的稳定性.     

采用等效弹簧边界分析埋地管线在沉陷情况下的反应

场地的不均匀沉陷是导致埋地管线破坏重要原因之一.到目前为止,国内外对沉陷区埋地管线的反应分析甚少.为了真实地分析管线在沉陷情况下的反应,通过引入一个非线性弹簧,作为分析埋地管线在沉陷情况下反应的边界条件,以代替远处直线段管线的变形,将管线模拟成四节点薄壳单元,土介质简化为弹塑性弹簧,采用线性位移加载来模拟土体的沉陷作用,对有限元模型进行计算分析.通过实例计算,得出了管线的控制力,找出了管线的控制截面,为沉陷区埋地管线的设计提供一定的理论依据.     

钢筋混凝土桥墩非线性地震反应分析

采用Takeda滞回曲线模型,对三个不同周期的桥墩,分别输入多条具有相同反应谱的地震波,计算了桥墩的线性和非线性时程响应,通过比较线性和非线性最大地震位移响应发现,在这些地震波作用下,虽然线性位移响应最大值基本相同,但非线性位移响应最大值差别很大。     

密肋复合墙体非线性数值分析及抗剪承载力研究

结合课题组前期的研究成果,通过对墙体中不同材料的本构模型、墙体中裂缝、多种材料的联结以及墙体边界条件的研究与探讨,运用通用有限元程序ANSYS对密肋复合墙体进行非线性有限元分析;并在试验结果与有限元模拟的基础上,依据极限平衡理论,建立起来复合墙体的斜截面抗剪极限承载力公式。理论分析与试验研究表明:复合墙体非线性有限元模型能够较好地模拟墙体内力和变形发展的全过程,描述裂缝的形成和扩展,对于实际工程和科学研究具有足够的精度;墙体斜截面抗剪承载力公式与实测值吻合较好,具有一定的精度,满足工程设计需要。     

基于现行抗震规范的胡聿贤模型参数研究

回顾了地震地面加速度随机过程模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)设计反应谱相对应的功率谱密度函数,选用胡聿贤功率谱密度函数拟合上述功率谱密度函数,运用非线性拟合技术给出了与规范对应的胡聿贤功率谱参数,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

真实基流中非线性Rossby波演变特征(二):能量、结构演变及初始场影响

针对非线性的准地转正压位涡方程,利用自行设计的差分格式和高斯函数拟合得到的真实基流分布,数值研究了线性和非线性Rossby波流场结构和总能量的演变以及初值对总能量演变的影响.发现在非线性的真实基流中,线性和非线性Rossby波的相对总能量出现振荡型增长或衰减,非线性波动的振荡周期明显小于线性波动,非线性项不仅抑制能量的快速发展,也抑制能量的快速衰减;线性Rossby波的流场结构一直是以标准的正弦(或余弦)方式演变,而非线性Rossby波则是以类似椭圆余弦波的方式演变,并会出现长波调整现象;非线性Rossby波对初始场和基流结构具有强烈的依赖性,在其总能量演变过程中,可出现类似混沌的现象.     

同伦函数与填充函数相结合的非线性最小二乘平差模型

提出了同伦函数与填充函数相结合进行非线性最小二乘平差的方法。先采用同伦函数求解非线性恰定方程组,得到一个局部最优解,然后以该局部最优解为基础构造填充函数,通过对填充函数求解,得到比当前局部最优解更小的局部极小点,再以该局部极小点为基础重新构造同伦函数和填充函数进行求解,通过有限步的循环迭代,最终找到非线性最小二乘平差的全局最优解。实例验证,该方法能有效地寻找出非线性最小二乘平差的全局最优解。     

Statistical identification of orographic effects in the regional analysis of extreme rainfall

Regional models of extreme rainfall must address the spatial variability induced by orographic obstacles. However, the proper detection of orographic effects often depends on the availability of a well‐designed rain gauge network. The aim of this study is to investigate a new method for identifying and characterizing the effects of orography on the spatial structure of extreme rainfall at the regional scale, including where rainfall data are lacking or fail to describe rainfall features thoroughly. We analyse the annual maxima of daily rainfall data in the Campania region, an orographically complex region in Southern Italy, and introduce a statistical procedure to identify spatial outliers in a low order statistic (namely the mean). The locations of these outliers are then compared with a pattern of orographic objects that has been a priori identified through the application of an automatic geomorphological procedure. The results show a direct and clear link between a particular set of orographic objects and a local increase in the spatial variability of extreme rainfall. This analysis allowed us to objectively identify areas where orography produces enhanced variability in extreme rainfall. It has direct implications for rain gauge network design criteria and has led to promising developments in the regional analysis of extreme rainfall. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.