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随机骨料方法的优化方案

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:随机骨料方法是由数学、概率统计和计算技术交叉结合形成的计算方法。再生混凝土试件中的骨料颗粒在其空间上的分布是一种随机过程,产生骨料颗粒的位置需要一种基本的工具,这个工具就是随机数,即要用一组随机数代替某些随机过程中的变数。用随机方法来模拟所求问题的各随机变量,即求各种已知分布下的随机数。所以随机数不是单指一个数而言,而是就一组数值序列而言的。

MonteCarlo方法也被称为随机模拟 (Random Simulation)方法、随机抽样 (RandomSampling)方法等。随机骨料方法是由数学、概率统计和计算技术交叉结合形成的计算方法。它属于试验数学的一个分支,源于早期近似概率的数学思想,利用随机数进行统计试验,以求得的统计特征值(如均值、概率等)作为待解问题的数值解。它主要用于求解具有随机性的不确定性问题,但也能求解确定性问题。随着现代计算机技术的飞速发展,蒙特卡罗方法在各个领域的科学研究中得到广泛应用。骨料随机分布问题可以直接或间接的用一个随机过程描述,利用蒙特卡罗方法可以模拟骨料的随机生成过程。

再生混凝土试件中的骨料颗粒在其空间上的分布是一种随机过程,产生骨料颗粒的位置需要一种基本的工具,这个工具就是随机数,即要用一组随机数代替某些随机过程中的变数。用随机方法来模拟所求问题的各随机变量,即求各种已知分布下的随机数。在进行计算机仿真模拟时就产生随机数而言,最基本的随机变量是一组在[0,1]区间上均匀分布的随机变量,其随机变量x的概率密度函数为

x为 [0,1]区间上均匀分布的随机变量。在结构内部可产生随机变量x的抽样序列{xn},通常称xn为 [0,1]区间上均匀分布的随机变量x的随机数。

在 [0,1]区间均匀分布的随机数是最基本的随机数,其他分布形式的随机数均可由此得到。如在[a,b]区间上均匀分布的随机数x′,则可通过变换x′=a+(b-a)x得到。同样满足其他分布形式的随机数,也可由在[0,1]区间上均匀分布的随机数进行相应的变换而得到。所以随机数不是单指一个数而言,而是就一组数值序列而言的。(www.xing528.com)

为了模拟出与实际骨料分布相似的数学模型,这些变量要满足如下要求:①球体必须在结构轮廓所界定的空间内呈随机分布,由其球心坐标值定其位置;②球心坐标值 (X,Y,Z)由一定范围内的随机数分别赋予,从而保证球体在空间分布的随机性;③这些球心坐标值(X,Y,Z)必须满足两两之间的距离大于两个球体的半径与两倍界面厚度δ之和,以此保证产生的球体相互独立,不出现位置重叠或交叉,如图9.2所示;④球心坐标值(X,Y,Z)到试样各个表面的距离大于其半径与界面厚度δ之和,以保证产生的球体均在试样所定范围之内。

因此,骨料中心点 (xc,yc,zc)在混凝土试件范围内服从均匀分布,且xc∈[xmin,xmax],yc∈[ymin,ymax],zc∈[zmin,zmax],则

图9.2 骨料之间的最小距离

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