基于VMD-SVD联合降噪的网架结构模态识别北大核心CSCD

为减少测量噪声对网架结构模态识别的不利影响,提出基于变分模态分解(VMD)和奇异值分解(SVD)联合降噪的随机子空间(SSI)模态识别方法.首先,以整体正交系数最小作为优化目标,利用鲸鱼优化算法获取VMD所需的最优K、α参数.基于K、α最优值对响应信号进行VMD后,根据各分量频谱曲线的光滑程度来筛选被激发的有效模态分量.其次,在进一步对有效模态分量进行SVD后,将其叠加以得到降噪后的重构信号.最后,采用SSI法对重构信号进行模态识别.某三自由度体系的仿真分析和某3m×3m平板网架的模型试验均表明,本文方法具有良好的降噪效果,可以筛选有效模态分量和提高模态识别精度.     

爆破微差延时的EMD识别法

EMD（Empirical Mode Decomposition）方法是基于信号的局部特征的信号分解方法。能把复杂的信号分解为有限的具有物理意义的固有模态函数（Intrinsic Mode Function）。它自适应性强且非常适合处理非平稳信号。文章提出了爆破微差延时的EMD识别法，并以某工程中的微差爆破监测到的爆破振动信号为例。利用EMD法将爆破振动信号分解成IMF分量，再通过Himen变换提取IMF主成分分量的包络幅值来达到识别实际微差延时的目的。     

一种用CEEMDAN和排列熵去除脉搏信号噪声的方法

为去除脉搏信号中的噪声,提出了一种将自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和排列熵(permutation entropy,PE)相结合的方法。首先由HK-2000C脉搏信号传感器采集信号,对采集的脉搏信号用CEEMDAN得到一系列的本征模态分量(intrinsic mode function,IMF);然后计算各个本征模态分量的排列熵值,根据排列熵值选定阈值,确定并处理代表噪声的本征模态分量;最后对处理后的模态分量进行重构,从而消除脉搏信号中的噪声。实验结果表明,与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)去噪方法和集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)去噪方法相比,所提方法对脉搏信号去噪的效果更好。     

基于联合采用EMD与高通低通滤波的信号分析

提出一种基于Hilbert-黄变换改进的信号分析方法。实验表明经验模态分解(EMD)方法在大多数情况下分解的结果都与人们的直观感觉相符合。但实验也发现,常规的EMD分解方法无法将频率存在2倍关系内的信号分量分离而可能导致分量模态混叠。为解决模态混叠问题,我们先将原始信号通过高通低通滤波分为两组。之后,再对两组信号分别进行经验模态分解,并进行频谱分析。经过实验验证,使用该方法可以有效地将存在二倍频率内的信号分离开来,达到消除本征模态函数(IMF)的混叠的效果。     

基于小波分形特征与模式识别的矿山微震波形识别研究

在前人研究的基础之上,探讨,验证了矿山微震信号的分形特征,并根据微震信号的特征确立了相关的无标度区间及分形盒维数算法.利用矿山爆破振动,岩石破裂及电磁干扰3类信号频谱分布不同这一特征,结合小波分析与分形理论,通过MATLAB编制相应程序,对3类信号进行了5层小波包分解,求取了指定特征频带上重构信号的分形盒维数.以该盒维数为信号特征,建立23维特征向量,通过SVM支持向量机对300组矿山现场微震信号进行了训练和分类识别.研究结果表明特征频带上的分形盒维数与信号的整体盒维数接近,表明特征频带上的分形盒维数表征了整体的分形特征;3类信号具有明显分形特征,电磁干扰信号最为明显;SVM识别网络识别微震信号,识别正确率高,但运算速度及识别效率仍有待提高.     

改进Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断

以自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)为基础,提出了一种改进的Hilbert-Huang变换(HHT)时频分析法。对滚动轴承振动信号进行CEEMDAN获得一组本征模态函数(IMF)。通过自动提取敏感IMF算法,筛选特征敏感IMF分量,计算特征敏感IMF分量的Hilbert包络谱和HHT二维时频谱,提取故障特征频率信息。研究结果表明:CEEMDAN算法有效降低了模态混叠,比经验模态分解(EMD)算法和集合经验模态分解(EEMD)算法具有优越性。将改进的HHT与自动提取敏感IMF算法相结合,可以有效分解信号的特征信息,筛选出含有故障特征信息的敏感IMF,剔除背景噪声和无故障IMF的干扰,有效提取轴承振动的故障特征频率,诊断出轴承故障的发生部位。     

EEMD和SVM相结合的储层流体识别模型

针对深层储层地震响应微弱、含气性识别困难的问题,提出了一种基于聚合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和支持向量机(support vector machine,SVM)的地震属性提取及储层含气性识别方法。对地震信号运用EEMD方法进行分解,得到一系列本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)。优选具有强相关性的本征模态函数重构特征子信号提取地震属性。通过相关性和R型聚类分析评估地震属性,最终选取4种相对独立的属性作为SVM的输入特征参数,并利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化参数后得到的SVM模型实现对储层含气性的识别。实验结果表明,所提方法能够有效地提取储层地震属性及进行含气性识别。     

爆破震动与岩石破裂微震信号能量分布特征研究

 以矿山现场微震数据为基础,选取矿山爆破震动信号与岩石破裂微震信号对比研究。首先,运用Matlab的小波包分析模块对微震信号进行5层多尺度分解,分别求取各节点处重构信号的小波包频带能量,对爆破震动信号与岩石破裂信号的频带能量分布特征进行研究;其次,通过建立新的频带空间,对比二者的能量分布特征。结果表明,矿山现场微震信号的频带能量分布特征为：岩体破裂信号的能量多集中于S5,0～S5,7低频频带(0～125 Hz),爆破震动信号的能量则在S5,24～S5,31频带(375～500 Hz)表现得较为集中。该分析方法为矿山识别爆破震动事件与岩石破裂事件提供了一种思路,利用二者能量分布差异大、特征对比明显的特点,通过对比新频带空间内的能量分布特征,可以实现对两类微震波形的初步辨识。     

微震与爆破事件统计识别方法及工程应用

 采用人工识别方法,依托微震监测系统,建立矿山爆破与微震事件样本数据库。统计分析数据库内各事件地震力矩、事件总能量、事件P波能量与S波能量比、事件的静压力降、事件的发生时间、传感器触发数量和拐角频率等震源参数特征;对比分析首次峰值到时、首次峰值幅值、最大峰值到时及最大峰值幅值的概率密度分布特征;通过FFT变换,统计分析2类事件信号的主频分布规律。依据各参数的概率密度分布及其识别效果,结合特征参数获取的难易程度,最终选取事件的地震力矩对数,事件的能量对数,事件的传感器触发数量,首次峰值幅值对数及最大峰值到时对数和信号的主频为特征参数,建立矿山微震与爆破事件自动识别的统计学模型。该模型对样本的回检结果显示,50组建模样本的准确率为100%,50组测试样本的准确率为94%。将该模型应用于采场大块矿石的二次破碎事件识别中,识别结果与实际相符,解决了单纯依靠信号特征识别导致该类事件极易与微震事件混淆的问题。该方法误判率低,特征参数较易获取,是矿山微震与爆破事件识别的一种有效方法,可在实际工程中推广应用。     

基于小波去噪—经验模态分解和支持向量机的塔机起升机构轴承故障诊断

针对塔机起升机构轴承故障振动信号特点,提出了一种基于小波降噪—经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的塔机起升机构轴承故障诊断方法。首先,对采集到的振动信号进行小波降噪,接着通过EMD方法将降噪后的振动信号分解为若干个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),构造IMF能量矩,最终将提取的能量矩作为输入来建立支持向量机,实现智能化诊断。实验结果表明该方法能有效地应用于塔机起升机构轴承故障诊断中。     

压实黄土平面应变方向的主应力特性

对不同含水率压实黄土进行等小主动主应力σ_x的平面应变三轴试验,研究了含水率w及小主动主应力σ_x对加载过程中平面应变方向主应力σ_y特性的影响,根据试验结果提出了描述平面应变方向与其它方向主应力双线性关系的表达式,验证了基于典型强度准则的中主应力公式描述压实黄土σ_y变化的适用性。研究结果表明:在等向固结及初始加载阶段,平面应变方向主应力不是中主应力σ_2,而是小主应力σ_3;平面应变方向主应力比σ_y/σ_x随着主动主应力比R的增大先平缓后快速增大,转折点前后主应力之间分别呈线性和非线性关系;转折点处的主动主应力比Rz大于平面应变方向主应力由小主应力转变为中主应力临界点处的主动主应力比Rc,w及σ_x对Rz的影响较大,对Rc的影响很小。R较小时,w及σ_x对加载过程中σ_y/σ_x几乎没有影响。主应力参数K(=2σ_y/(σ_x+σ_z))与主动主应力比R之间呈双直线;前段为水平直线,K近似为常数Kc;后段为倾斜向上的直线;Kc及直线斜率m与w及σ_x的大小无关。提出的双线性函数能较好地预测压实黄土加载过程中σ_y的变化特性,而仅在土样破坏时,基于Lade-Duncan及SMP准则的中主应力公式的预测值与试验值比较接近。     

条形粗糙基础极限承载力求解与误差分析

利用滑移线法计算了粗糙条形基础极限承载力,计算时考虑了土的黏聚力c、内摩擦角φ和土体重度g的共同作用,避免了对破裂面形状的人为假定,并满足所有边界条件。将数值计算结果与其他学者的解答进行了对比,证明了解答的准确性。分析了地基承载力系数N_γ的影响因素,证实了N_γ除了与地基摩擦角φ有关外,还与超载比l有关。绘制了不同j值下N_γ随l的关系曲线,给出了N_γ的拟合公式,计算结果表明拟合公式的误差在±4%以内。最后对传统叠加方法计算承载力与精确解之间的误差进行了计算,总结了不同j值时误差e随l的变化规律,发现叠加计算结果比精确解小,且最大误差出现在l介于0.1~1之间。     

砂岩裂纹起裂损伤强度及脆性参数演化试验研究

岩石起裂强度σci及损伤强度σcd作为岩石重要的强度特征值,其研究对于分析岩石的渐进破坏过程及预测隧洞脆性破坏有着重要意义。首先采用应变分析及声发射监测方法,研究了两组硬质砂岩试样在单轴及三轴压缩过程中的裂纹演化特征。试验结果表明,试样的侧向膨胀变形及声发射计数值可以较好地反映其内部的裂纹演化情况,二者随着裂纹的萌生积累都表现出一致的阶段性变化规律。同时通过进一步分析应变及声发射曲线中的阶段性变化拐点,确定了砂岩试样的起裂强度及损伤强度值。其中青砂岩平均起裂强度约为其峰值强度的0.42倍,红砂岩平均起裂强度则约为其峰值强度的0.48倍。最后通过对比不同围压下的试验结果,发现两组砂岩试样起裂阶段内摩擦角均小于其峰值阶段,初始φ0约为终值的1/2。由此定义了可反映岩石脆性程度的起裂摩擦水平φ_0/φ,并建立考虑摩擦作用的线性起裂准则。     

土的σ1/3空间滑动面强度准则及其与传统准则的比较研究

土的抗剪强度与其剪切破坏面上的正应力一般呈线性关系,反映了土的剪切强度本质特性。常用的强度准则有Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager屈服准则、Matsuoka-Nakai准则,分别对应于与大主应力呈45°+φ/2的剪切破坏面、八面体面和空间滑动面（SMP）上的剪应力比为常数的关系。本文提出了一种由κσ₁^1/3,κσ₂^1/3,κσ₃^1/3确定土单元大、中、小主应力轴交点的空间滑动面,称为σ^1/3空间滑动面;建立了σ^1/3空间滑动面剪应力比为常数的准则,称为σ^1/3空间滑动面强度准则,该准则在应力空间描述的强度破坏面为平面上呈曲边三角形形态的光滑锥面。进行了Mohr-Coulomb强度准则、Drucker-Prager强度准则、Matsuoka-Nakai强度准则与Lade-Duncan强度准则、σ^1/3空间滑动面强度准则在应力空间描述强度破坏面的比较分析,以及不同平面上Lade-Duncan准则和σ^1/3空间滑动面强度准则随b值的变化规律。结果表明Lade-Duncan强度准则与σ^1/3空间滑动面强度准则近似一致,从而揭示了Lade-Duncan强度准则的物理本质基础：Lade-Duncan强度准则实质上近似服从土破坏时σ^1/3空间滑动面上剪应力与正应力呈线性变化的规律。即Lade-Duncan强度准则描述土单元剪切破坏时的空间滑动面近似为σ^1/3空间滑动面。根据4种原状黄土固结排水条件下的真三轴压缩试验结果,验证了σ^1/3空间滑动面强度准则的合理性与可靠性。     

双层非均质地基中单桩受扭弹塑性分析

为探讨双层非均质地基中单桩的受扭承载特性,基于单层土体剪切模量呈幂函数分布的假定,考虑桩–土接触面上极限摩阻力随深度非线性变化,建立出桩顶扭矩作用下的桩身扭转控制方程,进而导得桩顶及桩身的扭矩(T)与扭转角(Φ)等解答,并将其退化为单层非均质及双层均质地基后与已有成果进行了对比验证。同时,桩顶T–Φ曲线参数分析结果表明:增加桩体剪切模量G_p有利于控制桩顶扭转角;桩径r0增加一倍,相同扭转角下桩顶能承受的扭矩值增大4~6倍;随地面处土体剪切模量μ_1和模量分布函数中非线性系数α_1,α_2的增加,桩身受扭性能得到显著改善。此外,桩顶扭转影响因子I_Φ的对比分析表明:桩身在ζL0.2和ζL5.0时分别表现为刚性桩和柔性桩,且后者传至桩底的扭矩极小而可忽略;当ζL5且上下土层顶部剪切模量比μ_1/μ_21时,0.2倍桩长(L)范围内的上部土层对桩身受扭性能影响较大;当ζL10且μ_1/μ_21时,桩身受扭能力主要源自0.4L的表层土。     

大型微摩阻土工真三轴试验系统及其应用

介绍了长江科学院研制的大型土工真三轴试验系统,该试验系统具有如下功能:①能够稳定的开展粗粒土的真三轴试验;②可以提供的小主应力最大值为3.0 MPa,大主应力最大值为15.0 MPa;③试验尺寸为300 mm(长)×300 mm(宽)×600 mm(高);④可按任意设定的加载过程,采用应力或应变控制方式进行三向独立加载,实现复杂应力条件下的模拟试验;⑤能获得粗粒土试样的应力变形全过程线。通过一个典型工程案例,将该试验系统应用于粗粒土复杂应力条件下的力学特性研究,获得了粗粒土在不同应力水平下的应力变形规律;得到了试样在不同加载路径下的强度参数,并对其破坏准则的适用性进行了初步探讨。大型微摩阻土工真三轴试验系统的成功研制,为深入研究粗粒土在高应力和复杂应力路径下的强度与变形特性提供了技术手段。     

A bench study on lead removal from battery manufacturing wastewater by carbonate precipitation

A residual soluble Pb ≤ 0.2 mg/l has been measured after hydrocerussite precipitation in the range of pH 9–10 and filtration with 0.45 μm filter, at a total carbonate concentration (C_T) of about 1.5 × 10⁻⁴ M. Filterability and sedimentation were optimized by minimizing the “relative supersaturation” coefficient during precipitation. Pb abatement was implemented in the pH range 9–9.5, following a preliminary precipitation step consisting of a slow, gradual change of pH from 6.8 to 7.8 with 0.1 M NaOH solution. The crystals formed may settle within 24 h, allowing Pb to be recovered as Pb₃(CO₃)₂(OH)₂.     

含细粒砂性土标贯液化判别方法改进研究

含细粒砂性土相对于纯净砂在自然界中分布更为广泛,但是对于其液化判别,一直都是作为纯净砂液化判别的附属成果,没有得到足够的重视。回顾了中国规范方法与NCEER推荐方法,结合1999年台湾集集地震液化土与非液化土数据,发现两个方法定义纯净砂的矛盾,通过进一步对比判别结果,建议对两个方法做如下改进:1对中国规范方法,首先取消粉砂黏粒含量取3%的规定,并且对黏粒含量不大于3%且细粒含量大于15%的粉砂及粉土,取ρc=Fc/4,否则取3%;2对NCEER方法,当黏粒含量不大于3%时,只针对细粒含量大于20%的土,才考虑调整(N1)60。改进之后,中国规范方法过于保守的问题得到解决,NCEER方法对于黏粒含量不大于3%且细粒含量大于5%的土判别结果也不再偏于危险。     

苏州第四纪深厚地层剪切波速空间变化特征及其应用

土体剪切波速是工程场地地震效应评价的重要参数之一。基于苏州城区的大量剪切波速实测资料和工程地质特征,探讨了第四纪深厚沉积层剪切波速结构空间变化特征,给出了不同工程地质分区的土层剪切波速随深度变化的经验公式;基于不同深度范围内土层平均剪切波速间存在的显著相关性,建立了基于浅层剪切波速外推深层剪切波速的逐步外推法,验证结果表明:(1)苏州城区等效剪切波速ν_(s20)和ν_(s30)的空间展布具有显著的分区特征,覆盖层厚度d80m的Ⅲ类和Ⅳ类场地的等效剪切波速分界值ν_(s30)可以取为170 m/s;(2)平原区土层剪切波速随深度的变化呈幂律函数关系;丘陵区细化为3个小的区域后,各分区内土层剪切波速随深度的变化呈二次多项式关系;(3)逐步外推法具有很好的适用性,但当外推深度处的土层剪切波速存在剧烈变化时,剪切波速的逐步外推法失效;(4)基于剪切波速逐步外推法,可给出剪切波速不小于500 m/s和700 m/s的任意假想基岩面埋深H_(rock)及相应的微震动场地卓越周期T_g,发现T_g值和H_(rock)值的空间展布基本一致;选取剪切波速不小于700 m/s的土层顶面为地震基岩面时,各工程地质分区的T_g值和H_(rock)值空间展布的差异性显著增大。     

基于侧阻硬化与软化模型的大直径桩基水平承载力研究

从桩侧竖向摩阻力作为大直径基桩水平承载力显著影响因素的角度出发,首先分别建立了桩侧摩阻力硬化和软化τ–s模型作用下单位长度桩身抗力矩Ms的数值解及其相应的解析方程。随后,在传递矩阵法基础上分别推导了考虑桩身抗力矩Ms影响的传递矩阵系数解析解。最后,通过影响参数及工程案例对比分析,分别证明了本文所推导的附加弯矩–转角本构模型和传递矩阵解的正确性,并得出以下结论:对侧阻硬化模型而言,桩身抗力矩Ms随着桩径d、抗剪刚度系数比值k2/k1的增加以及弹性极限位移seu的减小而增加;对侧阻软化模型而言,桩身抗力矩Ms随着桩径d、参数β(=su2/seu)和αres(=τu,res/τu,eq)的增加而增加。