摘要：实际工程中广泛存在的不确定性可能对结构拓扑设计产生重要影响。基于不确定性的多椭球凸模型描述及非概率可靠性指标的定义,建立了材料体积约束和不确定参数范围约束下、结构柔顺度极小极大化为目标的非概率可靠性拓扑优化数学模型。结合移动渐进线方法,基于单循环策略实现该连续Minimax优化问题的求解。经典算例尺寸优化设计结果说明了进行非概率可靠性拓扑优化设计的实际意义,即相对于确定性优化而言,在相同的可靠性要求下,非概率可靠性拓扑优化能够达到更为经济有效的设计要求。数值算例验证了本文优化模型及数值算法。

摘要：为实现土壤含水率的快速准确监测,设计了一种基于LVDS差分传输线延时检测技术的土壤含水率传感器。该传感器将高频振荡信号分路为两通道LVDS差分信号,一个通道用于测试土壤含水率,另一个通道用于提供参考信号。由于土壤中水分的变化改变土壤介电常数,从而导致测试通道LVDS差分总线上信号传输延时的变化,则传感器检测该通道信号的传输延时就可以确定土壤含水率。为了获得LVDS总线设计线宽和线间距的最优值,以LVDS总线阻抗值均方误差最小化为目标,构建了线宽和线间距的最优化计算模型,并通过遗传算法求解出了最优线宽为0.178 9 mm和最优线间距为0.223 8 mm。试验表明,根据该参数设计的传感器在50 MHz频率时,对体积含水率8.31%以上的砖红壤土和黄壤土的预测模型为线性模型,决定系数R2为0.964 2,绝对预测误差在2.45%以内。

摘要：面板堆石坝因其经济、可靠、广泛适应性和环保等显著优点受到坝工界的欢迎,但面板坝尤其是高面板坝普遍存在面板断裂问题。故因面板断裂而造成的面板坝事故实例很多。面板断裂的主要原因之一是坝体内坝料分布不合理使得坝体与面板在自重与水压力作用下变形差异较大,因此,坝料在坝体内部的布局亦即坝料分区设计极为重要。该文以天生桥一级混凝土面板堆石坝为例,以坝体刚度最大为目标,根据坝料切线模量的差异,将坝料分为多种材料,建立材料集合,采用连续体拓扑优化方法优化出高面板坝坝料的布局方案,从而克服以往完全依赖经验给出的分区设计缺陷。另外,在优化分析中,以单元的材料号作为设计变量,同时基于准则法给出了设计变量的更新方案,即应变能密度大的单元须具有高模量材料。规避了传统梯度法或遗传算法无法解决离散设计变量数目庞大的困难。为确保算法稳定,本方法迭代过程中每次仅更新不超过5%的总单元数的材料号。结果表明,优化后的材料布局与传统分区存在明显差异:高模量材料分布在上游下侧、各种材料分布随模量依次自上游向下游变化、材料边界坡比均不低于1:0.8。与原设计相比,优化后的面板在水压力作用下变形小,分布均匀,有利于阻止面板发生断裂。从而证明该方法可为此类工程实践提供具有理论基础的参考设计。

摘要：降雨使作物生长土壤中的水分含量增加而营养成分含量降低,智能化滴灌系统必须感知降雨的开始和结束,并对灌溉系统中的水分与营养成分进行相应调整与控制,既节水节能又保持作物良好生长环境。雨水水流对红外发射器和接收器间光通信产生散射干扰,并造成误码。该文设计一种基于误码检测机制的红外光雨水传感器,它由集雨器、导流管、红外光发射器和接收器组成,微控制器检测通信误码感知降雨,解决了传统雨水传感器在滴灌系统应用中只能监测降雨的开始而不能监测降雨结束的弊端。该文提出降雨时通信误码率最大,无降雨时通信误码率最小的数据码选择方法,该方法表明,数据码"1"码数目对通信误码率影响显著。试验结果表明,检测降雨最优码是255。该传感器对连续水流检测的误码率大于0.9983,对离散水滴检测的误比特率是0.7742至0.8307,该传感器对雨水的感知性能优于传统雨水传感器。

摘要：土壤中的水分影响土壤养分的溶解、转移和微生物的活动,是作物赖以生存的基本要素。土壤含水率的快速准确监测对于农业生产具有重要意义。该文设计了一种基于RC网络相频特性的土壤含水率传感器。不同含水率的土壤的介电常数的变化会导致RC电路网络的相频特性的变化。传感器通过感知这种变化进而确定土壤含水率。此外,针对RC网络电路元件参数和工作频率选择的问题,该文采用最优化方法求解从而使传感器在量程范围内具有最佳的灵敏度。其中最优的工作频率为f*=1.9412×108Hz,最优的串联电阻R*=13.1Ω。试验表明,该传感器对砖红壤土含水率的预测模型的决定系数R2为0.9889,实际预测误差≤4.58%。

摘要：1 导流锥在泵站的作用 导流锥是安装在泵站进水池底板上的一种导流装置,其中心线与水泵轴线重合。用钢筋混凝土或其他材料制成不同高度、不同底径的锥形体。按其坡面,又可分为直线锥、圆弧锥、椭圆锥、抛物线锥、双曲线锥和箭形锥等,如图1所示。

摘要：针对山地橘园生长环境时空变异大,气候复杂多变的情况,对山地橘园无线监测系统进行了优化设计及试验,以实现橘园生长环境信息的有效监测。设计了适合山地橘园环境工作的信息帧结构,引入了双向指令控制机制,节点拓扑发现,路由监测以及节点信息多样化采集优化机制,以增强山地环境下橘园信息采集的鲁棒性和可控性。对橘园无线信道衰减情况进行了测试,引入阻挡和雨衰因子建立无线信道衰减模型,并用于指导橘园无线监测网络部署试验。无线信道衰减分析与网络部署试验结果表明,在复杂气候条件下,系统天线部署高度在1.5m,单跳通信距离在30m内,可较好地完成山地橘园环境信息采集和传输任务。744h的连续监测运行试验数据表明,优化设计后的无线监测系统信息传输成功率得到了提高,30m距离内的传输成功率在99.12%以上,监测系统工作稳定,运行良好,适于野外条件下山地橘园生长环境无人远程实时监测工作。

摘要：针对处理机具有任意释放时间的异构并行与分布式系统,通过寻找最优的处理机调度顺序和任务分配方案,使得任务的完成时间达到最短.首先,在给定处理机调度顺序的情况下,分析了处理机释放时间对任务完成时间的影响,得到了任务分配方案关于处理机调度顺序和时序约束条件的解析解;然后,以调度顺序和时序约束条件为变量,以任务的最短完成时间为目标,建立了一种新的可分任务调度模型;最后,设计了高效的全局优化遗传算法求解该模型.仿真结果表明所提算法比已有算法完成任务的时间更短.

摘要：针对传统的微弱信号检测方法采用时域平均滤波方法或未优化的小波降噪法,具有测量次数多和信噪比低的缺点,提出了一种基于Morlet滤波器和粒子群算法的微弱信号检测方法;首先,给出了Morlet滤波器的降噪的具体方法,设计了实现最大信噪比的优化数学模型,然后以此数学模型作为适应度函数,定义了基于改进粒子群算法对半频带带宽d和中心频率fc进行优化的算法;为了进一步消除通带频段内的噪声,在传统阈值去噪的基础上,给出了采用最大似然估计法阈值降噪的具体方法;为了模拟实际环境,在实验中加入了均值为0方差为0.6的高斯噪声,实验结果表明:文中方法能有效地进行微弱信息检测,最大程度地还原为原始脉冲信号,且与其它方法相比,具有降噪效果好和可行性强的优点。

摘要：核电站中存在着一类特殊的管道穿安全壳部件,即安全壳贯穿件。其分析方法与规范要求不同于管道分析。因而,针对CAP1000电站中带封头的安全壳贯穿件,需要一套方法和流程对其进行计算、分析和评定。本文以CAP1000带封头的机械贯穿件为研究对象,经分析、研究及对比,基于通用有限元软件ANSYS,以及轴对称模型非轴对称加载和既定的载荷组合策略完成计算,基于通用文档处理软件Excel完成评定,并且应用VB软件将整个计算和分析流程界面化,开发了一套针对带封头的机械贯穿件进行应力分析和疲劳分析的应用程序。本文中的分析评定方法和流程以及基于该方法而编写的程序准确、可靠,可极大地提高工作效率。