实体模型研究

实体模型研究（精选7篇）

实体模型研究 篇1

0 引言

本文对一座公路双曲拱桥通过改肋式截面为箱形截面加固后, 其在应力分布、结构变位等方面的研究, 通过应用Midas-FEA分别建立加固前、后空间模型进行比较得知, 双曲拱桥在采取改肋式截面为箱形截面加固后, 能有效地解决该桥型承载能力差和横向联系不足的缺点。

1 桥梁概况

泾口大桥建成于20世纪70年代, 是跨越抚河的一座重要公路桥梁。大桥全长280.4 m。上部构造为5孔净跨径约为50 m的空腹式双曲拱桥。大桥主拱圈净矢跨比为1/8, 拱轴线采用等截面悬链线。

2 病害介绍

通过对泾口大桥进行结构检测与病害调查, 主要存在以下病害:1) 大桥主肋混凝土碎落、主筋外露、严重锈蚀, 实测拱轴线与理论拱轴线相差过大;2) 主拱圈纵桥向开裂, 部分拱波断裂, 减弱了主拱圈的横向联系, 使得各主拱肋受力不均;3) 主拱肋与横系梁衔接处混凝土脱落, 进一步减弱了主拱圈的横向联系;4) 腹拱墩竖直向开裂, 各跨腹拱墩与腹拱圈衔接处开裂, 且产生纵桥向位移, 危及桥梁使用安全;5) 侧墙多处竖直向开裂, 个别处砌石松动;6) 桥面纵横向开裂严重, 并多处沉陷, 增加了车辆通过时的冲击。

检测报告对大桥现状评定结论, 经综合计算评估, 全桥结构技术状况指标Dr=37.4, 评估泾口大桥目前技术状况等级为四类, 为偏于危险的状态, 应进行大修改建。

3 加固措施

1) 在主拱圈下缘现浇15 cm~20 cm厚的整体式钢筋混凝土底板, 并在原拱肋上按照最大30 cm间距设置锚筋, 并将锚筋和钢筋网点焊牢固, 浇筑C40钢筋混凝土底板;2) 在距各拱脚最近的腹孔范围内按计算负弯矩范围的拱板上缘均现浇一层10 cm~15 cm厚的钢筋混凝土, 提高主拱圈拱脚截面的抗负弯矩能力。

4 建立空间模型分析

1) 建模原则。采用FEA建模主要是为了比对桥梁在加固前、后, 主拱圈整体刚度和各构件应力应变的变化情况, 故仅建立主拱圈裸拱实体单元模型, 分施工阶段考虑各类构件受力状况。张劲泉等编著的《公路旧桥检算分析指南及工程实例》[1]书中提到, 带拱上建筑的双曲拱桥借助于计算机建立简单的裸拱模型可大大简化计算过程且裸拱在计算时对主拱圈结构是不利的。主要表现在拱上建筑对1/4L及拱脚截面的弯矩有较大的折减, 对拱顶弯矩折减较小。关键截面的轴力几乎没有折减, 所以采用裸拱不考虑拱上建筑对主拱圈受力的有利作用对泾口大桥建模计算是偏安全的, 计算时, 仅将拱上建筑作为静力荷载作用在裸拱相应位置。汽车荷载按《公路桥涵设计通用规范》[2]中相关条款, 对桥梁整体验算应采用车道荷载的原则, 将车道荷载按最不利影响线位置加载到裸拱上。

2) 建立模型。本次建模对拱肋、拱波和现浇拱板均选用3D实体单元 (solid element) , 实体单元可以适用于各种阶次的线性分析和非线性分析。双曲拱桥实体模型建模采用Midas-FEA提供的网格扫描功能, 先将主拱圈拱肋、拱波和拱板按实际坐标分别形成面, 对规则的面采用映射网格K线面划分面网格, 对不规则面采用自动划分网格功能进行面网格划分。由于双曲拱桥各构件的截面尺寸过小, 面网格大小控制在10 cm左右 (见图1) 。

面网格划分好后, 采用网格扫描功能, 将主拱圈截面已划分好的面网格按选取的最不利跨拱轴线扫描形成实体单元网格。

本次荷载检算加固前、后均按照公路—Ⅱ级进行验算, 根据大桥桥面净宽, 按照规范桥面可布载双车道, 考虑最不利荷载工况按双车道偏载进行影响线加载。由于双曲拱桥主拱圈为少筋结构, 是主要承受压力结构, 本次检算对单拱肋按轴力影响线对关注的截面计算影响线。

本次结构检算按照线性静力分析输出结果。实体单元模型仅评价泾口大桥加固前、后的加固效果, 未按现行规范设置荷载组合系数, 荷载工况仅考虑两种形式:

荷载工况一:自重+拱上建筑+车道荷载+温度上升。

荷载工况二:自重+拱上建筑+车道荷载+温度下降。

在各荷载工况作用下, 主拱圈加固前、后在三维坐标系统中的变化情况如表1所示。

cm

通过对泾口大桥主拱圈在最不利荷载工况一作用下加固前、后结构沿X, Y, Z轴位移值的变化可以看出, 双曲拱桥主拱圈在采取改肋式截面为箱形截面加固后, 横桥向 (X轴) 变形明显减小, 主拱圈增设底板后横向联系作用明显;纵桥向 (Y轴) 变形减小约50%, 纵桥向变形减小意味着主拱圈在除拱脚和拱顶区域外, 其余截面在荷载作用下的挠度大为减小;主拱圈竖向变位 (Z轴) 在偏载作用下, 未施加汽车荷载的一侧在1/4跨至拱顶范围存在上拱现象, 这是由于新增底板在升温作用下产生了上拱, 由于上拱数值呈现正态分布, 且最大上拱值处应力未超限值。故认为上拱对于结构物不会产生失稳, 且一定程度上有利于结构物受力。

通过对泾口大桥主拱圈在最不利荷载工况二作用下加固前、后结构沿X, Y, Z轴位移值的变化可以看出, 双曲拱桥主拱圈在采取改肋式截面为箱形截面加固后, 横桥向 (X轴) 变形亦明显减小, 进一步说明主拱圈增设底板后加强了横向联系作用;纵桥向 (Y轴) 变形极值未产生明显变化, 但应力分布情况较未加固前好, 主要表现在最大正方向变形和最大负方向变形分布单元的百分比降低;主拱圈竖向变位 (Z轴) 在拱脚位置上拱有所增加, 在拱顶范围内竖向挠度明显减小。对比拱脚处拉应力值可以发现主拱圈增设底板后, 在降温作用下拱脚负弯矩有所增加, 这是由于新增底板的重量由原主拱圈承担, 而原主拱圈拱板又未加强所致。

由于拱桥在降温时拱圈正负弯矩将增大, 故对主拱圈在荷载工况二作用下的主应力进行分析对比 (见图2, 图3) 。

通过对加固前、后主拱圈主应力对比可知, 双曲拱桥在改肋式截面为箱形截面加固后, 应力分布更加均匀, 尤其对于原拱肋应力变化更加均匀。其在偏载作用下, 拱肋较加固前最大应力值明显减小。

5 主拱圈加固施工关键技术

新老混凝土的粘结问题目前已广泛存在于既有混凝土结构补强、维修加固及新建混凝土工程中。新老混凝土结合主要有两方面的问题:1) 剪力键的设置问题, 目前主要采取设置锚固钢筋措施来达到新老混凝土共同作用的目的。2) 新老混凝土界面的结合问题, 目前常用的方法是涂刷界面粘结剂。对于拱桥来说, 由于是在原主拱圈下缘增设新混凝土, 新混凝土在自重作用下, 混凝土产生收缩徐变作用, 极易导致新老拱圈 (拱肋) 间产生间隙。间隙产生后, 使得新老结合处成为加固后主拱圈的薄弱层, 应力的传递不平顺。尤其在活载冲击作用下, 新老混凝土间的混凝土容易脱落, 形成更大的空隙, 空隙的存在, 使得水和空气进一步侵蚀入主拱圈, 使得传递剪力的锚固钢筋进一步锈蚀, 从而导致新增混凝土结构不能和老混凝土结构共同受力, 整体性变差。

本文提出在新浇筑混凝土时, 在新老混凝土结合面层预埋压浆嘴, 在结构新增混凝土初凝并运营达到稳定后, 通过压注水泥净浆至新老混凝土间, 并通过有效设置检测孔, 使得浆液充满整个空隙, 待压入水泥浆成强度后, 使得新老混凝土共同作用。新老混凝土结合面预埋灌浆孔和检测孔示意图见图4。

灌浆孔预埋压浆嘴, 压浆嘴采用钢质材料制作而成, 输浆及送气管采用ф9 mm、耐压1 MPa以上的耐压管。压浆嘴每间隔200 cm设置一处, 在两个压浆嘴之间设置一个检测孔, 检测孔可用PVC管填塞 (防止浇筑混凝土时堵塞检测孔) , 注意边缘压浆嘴距离套拱边缘线30 cm以上。

试漏检测可采用水泥净浆检测孔灌浆 (注意开始压力应小些, 然后逐渐升高) , 压力一般为0.3 MPa~0.5 MPa, 最高不要超过0.5 MPa, 持荷时间为3 min, 待邻近孔有浆液流出时, 即停止压浆, 再进行下一检测孔的测试。施工过程中, 灌浆顺序应按从边孔到中孔、由拱脚往拱顶的顺序对称检测。

6 结语

本文以泾口大桥双曲拱桥改肋式截面为箱形截面加固为研究对象, 通过建立实体单元模型对大桥加固前、后的变形和应力情况进行分析比较, 得出了双曲拱桥改肋式截面为箱形截面加固的理论可行性。最后通过实际施工, 介绍了解决加固施工时新老混凝土结合处理措施, 对于指导类似工程实施有着一定的参考价值。

参考文献

[1]张劲泉.公路旧桥检算分析指南及工程实例[M].北京:人民交通出版社, 2007.

[2]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

实体模型研究 篇2

实体自由现金流量是企业全部现金流入扣除成本费用和必要的投资后的剩余部分, 是公司所有投资人包括普通股股东、优先股股东和债券投资人的税后现金流量总和。国内目前使用的计算公式为:实体自由现金流量=营业现金流量-资本支出-营运资本增加=息税前利润× (1-所得税税率) +折旧与摊销-资本支出-经营营运资本净增加。折现率即加权平均资本成本, 其计算公式为:加权资本成本=税前债务成本× (1-所得税税率) ×债务资本比重+股权资本成本×权益资本比重, 其中税前债务成本一般为借款利息率。

由于该模型中未来各期自由现金流量和折现率均需要预测, 人为判断分析的结果受评估人员经验、风险偏好程度、预测方法等因素的影响会出现差异, 进而影响企业价值评估的准确性。公司实体自由现金流量的形成过程极为复杂, 受诸如企业战略、投资与销售规模、融资政策、营运计划和政府税收等因素的影响, 这些经济管理事项都会直接或间接地作用于计算实体自由现金流量所用的具体项目;再加上由于销售收入在财务报分析中居于主体地位, 故大部分具体项目与销售收入间比率的历史走势往往具有一定的规律性, 是企业各种有关经济事项对企业发展影响状况的真实科学的反映, 这比单纯的实体自由现金流量历史数据走势分析预测的结果更加合理, 企业价值评估的可信赖度大幅提高, 所以应结合未来经济发展客观环境、分析企业与其对应的经营与财务政策, 通过对历史走势规律的分析确定下一步预测时所用的各项目数值以确定企业未来各期的实体自由现金流量。为进一步完善该种预测分析方法, 笔者认为在模型具体应用中还须注意以下几个方面:

一、选择适当历史数据观测期长度

由于需要对历史项目数据进行整理以根据走势开展预测, 所以历史数据观测期间长度对分析、预测的准确性也将会有很大的影响。若观测期过短, 数据趋势规律性不明显, 无法准确反映企业生产经营情况;而若观测期过长, 则经济形势变化使得数据的可比性大大降低, 故一般应选择6~8年为宜。选择观测期长度时还应注意企业所处的成长阶段的影响。

二、准确估计销售增长率

销售增长率直接决定未来各期销售收入, 而销售收入在该预测体系中处于核心地位, 以销售收入为基础按比率计算的各相关报表项目都会进而受到影响, 因此销售增长率的估计则成为实体自由现金流量参数估值的根本决定因素。然而现实市场中销售增长率的估计并未受到重视, 往往以国内GDP的增长率或者历史各期销售增长率的均值取代, 这样不严谨的做法相应地增大了企业价值评估的误差。所以估计销售增长率时除了注意企业近期销售收入增长状况外, 更要对未来总体经济环境、行业发展前景、政府政策导向进行深入的研究, 分析企业未来采取的营销规划以及间接影响销售的投资、筹资等活动, 使销售增长率得到最为准确可靠的估算。

三、项目相关性分析

财务预测的起点是销售预测, 财务预测思想认为经营资产、大部分经营负债和部分成本费用项目是销售收入的函数, 往往呈现线性相关关系, 所以预计资产负债表和利润表中的众多项目可以在当期销售收入的基础上按照一定比率进行估测。但实际上上述项目并非与销售收入保持着很高的相关性 (本文将此界定为相关系数大于0.75) , 通过对部分上市公司的财务报表整理计算发现利润表项目与销售收入的线性关系一般还是较为明显的, 但资产负债表项目中的项目包括被普遍认为与销售收入存在线性函数关系的经营资产和自发增长的经营负债很多与销售收入线性相关程度很低。鉴于此, 预先对报表主要项目与销售收入历史数据进行相关性检验是很有必要的, 对于与销售收入无线性相关关系的项目则应单独预测。

下面通过上海“宝钢股份”的报表数据进行简略分析, 以利润表项目“营业成本”和资产负债表项目“短期借款”为例 (本例假设2014开始为预测期)

2014年我国钢铁行业化解产能过剩初见成效, 企业效益有所好转, 节能减排取得新进展。同时, 由于下游需求减弱, 钢材价格大幅下跌, 企业资金紧张凸显等, 全行业仍处于转型升级的“阵痛期”, 企业面临的生产经营形势依然严峻。虽然2014年我国GDP还在以7.4%的速度增长, 但GDP增速却创下自1990年以来的近24年最低, 处于全面深化改革的攻坚时期, 所以预测在能源转型的大背景下, 上海宝钢2014年营销计划、财务政策与2013年相比不会出现较大的变化, 综合各种因素后预计14年销售增长率为-1%。

从上表可以看出, 营业成本项目与营业收入的相关系数很高, 故认为两者存在线性关系。近六年来, 该企业营业成本占营业收入的比率基本稳定在某一数值 (90%) 左右, 所以可以取历史比率的平均值89.9%作为预测期内的比率。由2014年销售增长率为-1%可知2014年营业收入为18779149.59, 因此2014年营业成本为16882455.48 (16882455.48=18779149.59×89.9%) 其他通过相关性检验的项目预测方法同“营业成本”。

而资产负债表中的“短期借款”项目与营业收入的相关系数表明该企业中二者并不存在线性关系, 对此类项目的预测不需分析其与营业收入的关系, 直接根据其历史数据进行延伸预测。若项目自身存在一定的走势规律时, 根据其增长趋势预测, 反之, 取历史数据平均值为预测期该项目估计值。通过散点图分析发现上海宝钢2008年至2013年间“短期借款”项目并无一定的规律趋势, 所以估测2014年短期借款为2949733.52 (2949733.52= (3447062.53+3164732.52+3887645.76+2361124.64+2427422.98+2410412.69) ÷6)

通过对各相关项目的预测, 即可编制预计利润表和资产负债表, 进而按照公式计算可以得到预测期对应年份的实体自由现金流量。

摘要：在简述企业价值评估现金流量贴现模型及其核心指标—“实体自由现金流量”的基础上, 针对实体自由现金流量指标的相关问题, 从预测方法方面进行了较为具体详尽的分析完善, 使之理论应用更为科学准确。

关键词：企业价值,实体自由现金流量,财务预测

参考文献

[1]中国注册会计师协会.财务成本管理[M].北京:中国财政经济出版社2014, 03.

[2]熊敏.自由现金流量法在企业价值评估中应用的改进探讨[J].北方经济, 2008, 06.

[3]孙书丽.基于自由现金流量的企业价值评估—中粮收购蒙牛事件分析[J].财会通讯, 2011, 04.

实体模型研究 篇3

针对上述问题,本文提出了快速分析建模的技术。以UG NX作为快速建模技术的系统应用平台,开发出了车身承载结构的快速建模系统。

1 客车承载结构参数化建模

基于特征的参数化建模技术的优点是可以使用一组参数来控制设计结果,从而能通过变换一组参数值,方便地创建一系列形状相似的零部件。

基于特征的参数化建模方法,对车身承载结构的建模特征进行分析,研究参数和几何参数之间的关系和变化规律;模拟传统车身组件建模流程,逐一分析建模各阶段特征的几何参数、特征参数。例如,在建立截面草图几何特征时,需提供的特征参数就包含草图基本点信息和方向矢量信息。

对特征集的几何拓扑关系进行分析,确保实体模型的约束完整性。特征参数的相互关系见特征拓扑关系图(图2)。

参数化模型有两种基本形式:基于约束的模型和基于历史的模型[4]。为了最终实现的方便,可将两种模型联合使用[5]。利用约束模型表示用户输入和传递的特征对象,同时,在生成环境中将特征对象,通过偏置或者扫掠等操作扩展为一个体,利用基于历史的方法记录用户构造特征体上的每一步过程,最后完成模型设计。

通过分析特征参数和几何参数间的相关性,建立了客车承载结构建模的参数化过程模型,见图3。参数化过程模型最终成为应用面向对象编程(Object-orientation Programming)技术进行程序设计的问题域模型。图3中约束模型表达了整个建模过程的特征关联性,构件接头模型建立方法与此类似。

2 建模系统开发关键技术

在Visual.net环境下,OOP能够完全模拟手工建模的整个过程,生成特征的再编辑性强,有强大丰富的函数/类库支持。选择应用OOP技术的NX OPEN C++作为二次开发的接口语言,使用MenuScript、UIStyler创建菜单、工具栏以及对话框脚本文件,同时基于Visual.net平台完成编译,得到的脚本文件与NX系统有良好的兼容性。

NX提供的用户记录(Journal)功能可自动记录交互环境下用户的操作过程,并生成相应的VB.NET、Java和C++脚本文件,在程序设计时可参考Journal脚本文件。同时,Journal脚本文件可帮助程序设计人员迅速熟悉类的操作,提高程序设计速度和效率。

3 应用快速建模技术的系统实现流程

依据应用参数化建模技术完成的特征关系分析和参数驱动模型,完成程序结构流程设计。图4就是整个快速建模程序的结构化流程。快速连接模块结构化建模流程实现过程与此相似。

在文献[9]表述的开发流程基础上,通过使用Journal工具提出当前实例代码片段,辅助用户完成自定义算法和函数调用操作。通过visual.net平台编译生成的dll文件,可放入指定的目录,使用下拉菜单脚本文件调用对话框代码,由对话框回调函数执行来实现用户自定义参数化建模。图5为快速建模系统的建模方案实施流程。

4 结论

基于特征分析和OOP技术的特征参数化模型可以准确描述产品模型的建立方式、模型中表达功能和几何信息的映射以及蕴含在模型中的知识信息。此快速建模系统作为NX软件的第三方工具,通用性强,适用于客车设计单位所有车型的开发工作。如图6中显示某车型承载结构局部模型,通过应用快速建模系统,减少了建模时间,解决了承载结构建模效率低的问题,提高了客车开发、转型的工作效率。作为车身设计专家系统的子系统,此快速建模系统为车身设计专家系统的进一步完善提供了理论、实践依据。需要指出的是,快速建模技术在CAE方面的应用还有待进一步的研究,这为完善车身设计专家系统的下一步工作指明了方向。

摘要：针对客车承载结构建模效率低的问题,提出了基于特征分析的参数化建模技术。文中重点研究了参数化特征模型的建立方法和面向对象程序实现的关键技术,并基于Visual.net和NX平台实现了应用该技术的快速建模系统的开发。

关键词：客车承载结构,参数化建模,面向对象编程

参考文献

[1]江志双.基于UG的客车车身计算机辅助设计[D].武汉理工大学,2005.

[2]邓学雄.现代CAD技术的发展特征[J].工程图学学报,2001(3):8-9.

[3]罗金桥.应用UG NX软件实现汽车零部件的参数化设计[J].CAD/CAM与制造业信息化,2006(5):73-75.

[4]唐杰.C++在UG二次开发中应用[J].现代机械,2007(1):80-81.

[5]孟祥旭.参数化设计研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2002(12):1086-1087.

[6]孟祥旭.参数化设计模型的研究与实现[D].北京:中国科学院计算技术研究所,1998.

[7]邓正宏,等.面向对象技术[M].北京:国防工业出版社,2004.

[8]董正卫,田立中,等.UG/OPEN API编程基础[M].北京:清华大学出版社,2002.

实体模型研究 篇4

1 实体店面销售影响因素分析

1.1 宏观影响因素分析

目前PEST分析法是分析销售宏观影响因素的常用方法, PEST分析法是指宏观环境的分析, 包括政治political, 经济economical, 社会social及技术technological四个方面[1]。政治环境包括政治体制、政治局势政府对企业的态度以及法律环境;经济环境包括GDP发展水平、利率、财政货币政策、通货膨胀、失业率水平、居民可支配收入水平、汇率、能源供给成本、市场机制、市场需求等。社会因素包括人口规模、年龄结构、人口分布、种族结构以及收入分布等因素。技术因素指企业市场有关的新技术、新工艺、新材料的出现和发展趋势以及应用背景。由于本文是对同公司下的甲乙两个店面进行分析, 政治、经济及技术宏观影响因素一致, 对门店影响相同, 本文不对此进行分析。本文会借鉴社会影响因素中人口规模、年龄结构、人口分布、收入分布等因素得出影响甲乙门店销售的影响具体因素。

1.2 微观影响因素分析

影响销售的微观环境包括企业内部环境、供应商、营销中介、顾客、竞争者及社会公众等因素[2]。企业内部环境指企业内部各部门之间的关系及协作;供应商指提供生产所需的各种物质资源和人力资源企业及个人;营销中介包括中间商、实体分配公司、营销服务公司、金融中介机构;顾客即目标市场;竞争者即竞争对手。由于本研究的甲乙两店同属一个企业下属门店, 营销中介中营销服务公司 (即门店甲、门店乙) 外, 其他因素基本相同, 故本文重点研究甲乙两门店的具体情况, 并根据这些具体情况构建模型进行评估, 并为企业决策者提供决策参考。

1.3 店面销售具体影响因素分析

根据以上宏观和微观因素分析, 结合研究店面实际, 笔者得出店面销售具体影响因素即店面地段及区位:城市商圈、城市、县城、乡镇、村等;店面面积:店面使用面积、店面销售面积;人员数量:管理支撑人员数量、销售人员数量;硬件环境:电梯、卫生间、休息区、通光、采风等。

2 模型构建

2.1 测算宏观影响因素调节系数

由于宏观环境相对较为稳定, 可以按照月、季、年等周期分区域测算宏观影响因素调节系数Hi。

2.2 企业市场策略影响因素调节系数

企业由于分区域管理等原因, 不同时期在不同区域会采用差异化的促销政策, 因此在客观评价店面销量时要充分考虑企业市场策略影响因素调节系数Qi。

其中:Li为某区域企业市场策略变更后十日日均坪效 (所有店面一定时期内每平方米日均销量) ;Si为该区域企业市场策略变更前所有店面日均坪效。以甲门店为例, 如甲门店因企业促销活动带来销量增长, 那么该促销活动影响甲门店系数计为, 即同理可推出在企业进行促销后乙门店市场策略影响因素调节系数为乙门店所在区域所有门店销售量总和同乙门店所在区域促销前所有门店销量总和的比值。

2.3 一般模型构建

以各影响因素为自变量, 以日销量为因变量, 采用所有店面某月或几个月的清单级数据, 构建一般回归模型[3]。

其中:Y为一般销售量;a和bi为回归系数;Xi为店面销量影响因素即城市商圈、城市、县城、乡镇、村等;店面面积:店面使用面积、店面销售面积;人员数量:管理支撑人员数量、销售人员数量;硬件环境:电梯、卫生间、休息区、通光、采风等。

2.4 目标增长率模型构建

其中:Ys为期望门店完成一定目标销售量;Ri为目标增长率, a和bi为一般模型回归系数;Xi为店面销量影响因素。

2.5 标准评判模型构建

其中:Yp为完成评判标准销售量;Ys为完成一定目标销售量;Hi为宏观影响因素调节系数;Qi为企业市场策略影响因素调节系数。例如甲门店的标准评判模型, H甲为甲门店的宏观因素调节系数, Q甲为市场策略变化时的调节系数, Y甲表示甲门店实际完成的销售量。

2.6 确定评判标准

根据标准评判模型测算各店面日销售量标准值, 用标准值与店面实际销售量比较, 对店面销售效能进行预警和评估。

采用五点记分法[4]评价网点发展健康状况:极差、差、正常、好、极好。如果店面销售量小于0.4个标准发展量Yp, 认为该门店发展极差, 建议不发展。月实际销售量在0.4个Yp和0.8个Yp间 (不包括0.8个Yp) , 认为该门店发展差, 建议不发展。月实际销售量在在0.8个Yp和1.2个Yp间 (不包括1.2个Yp) , 认为该门店发展正常, 可以继续发展, 但需进一步提高销量。月实际销售量在1.2个Yp和1.6个Yp间 (不包括1.6个Yp) , 认为门店发展好, 可以继续发展。月实际销售量大于或等于1.6个Yp, 认为门店发展极好, 建议所有门店向该门店学习经验。

3 实证检验

3.1 模型构建思路

以各影响因素为自变量, 以门店销售量为因变量, 采用某连锁店面重庆区域所有实体网点5月份销售量清单级数据, 构建回归模型。根据总体业务销售增长要求, 确定标准发展量模型。根据单店实际发展量与标准发展量的差距, 评估各网点业务发展效能。

3.2 样本选择

以某连锁店面重庆区域所有实体网点5月份销售量清单级数据为样本:全部实体门店数量2272个, 剔除缺失数据较多网点数据, 最终样本总量为1059个。

3.3 影响因素选择及显著性检验

考虑数据的可获取性, 并结合经回归分析T检验, 最终确定门店销售量影响因素为:城乡属性、销售面积、销售人员数量。

3.4 一般模型

对样本清单数据, 采用SPSS17统计分析软件[5], 模拟回归方程模型:

(1) 将城乡属性设置为虚拟变量, 回归参数如下:

(2) 销售面积及销售人员数量回归参数:

(3) 回归方程统计学及经济意义检验。方程总体拟合优度86%, 显著性水平0.03, 各变量均在95%的概率水平下显著, 模型总体上通过统计学检验。城乡属性变量解释:同类型门店城市商圈店、城市店、县城店、乡镇店平均分别比村级店多销售53、41、27、16个, 故销售量受人口规模及收入水平等社会因素的影响;同类型门店销售面积每增加1平方米, 销售量平均增加1.1个, 故销售量受营销服务公司情况的影响;销售人员每增加一个, 销售量平均增加12个, 故销售受营销服务公司人员数量的影响。

3.5 预警评估示例

以2014年5月份数据为基础, 在A、B两个区域分别选择一个门店进行评估。

(1) 样本案例基础信息:

(2) 调节系数及增长率:

(3) 计算销售量标准值。根据标准评判模型分别计算甲、乙两个门店5月份销售数量标准值:

甲店标准值=1.1×1.2× (1+0.03) ×[58+1.1×120+12×32]=780;

乙店标准值=0.93×1.1× (1+0.02) ×[5+1.1×30+12×2]=65。

(4) 评估预警。参照五点记分法评价标准, 甲乙两店评估结果如下:

从上表得知, 甲门店实际销售量为1.6×780>960>1.2×780, 故五月甲门店的销售情况好, 建议甲门店继续努力。乙门店销售量为0.4×65>51>0.8×65, 故乙门店五月销量情况差, 建议公司对乙门店经营状况保持警惕。通过构造实体店面销售效能预警评估模型, 能够按照日、周、月等周期对连锁实体店面销售情况进行评估和预警, 能够有效提升对连锁型实体店面的管理效率, 同时可以根据各区域门店销售情况, 做出新增类似甲门店或关停乙门店的决策。

参考文献

[1]CEO必读12篇[M].信汇中正领导力研究与发展中心, 2014.

[2]黄方正.市场营销学[M].西南财经大学出版社, 2011.

[3]唐年胜.应用回归分析[M].科学出版社, 2014.

[4]李克特.态度测量方法[J].心理学档案, 1932.

实体模型研究 篇5

随着电子商务和供应链等技术的推动,系统间的协同变得十分普遍,出现了P2P、网格等大型分布式网络环境。分布式系统中的资源允许谁使用、如何使用以及由谁来定义使用规则,这就是分布式系统中的访问控制问题,在分布式网络环境中参与交互的实体没有事先建立的信任关系,因此实体之间的互相认证没有可以参照的依据。要使分布式系统充分而安全地发挥其作用,解决陌生实体之间的访问控制是关键问题之一。

PCA模型[1,2]可为每个受保护的资源预先定制好任意复杂的访问控制策略,这种安全控制策略可以是多种安全策略的组合,可实现细粒度的访问控制,并能动态反映网络和访问用户的实时情况。PCA模型使一个用户能否访问某一受保护资源的问题,变成一个分布式的认证问题,Web服务器端不用存放大量的用户信息,减轻了Web服务器的压力,提高了访问速度,为使用复杂的安全策略和分散的大量主机的认证提供了方法。基于PCA模型的上述特点,可将其有效地应用到陌生实体之间的访问控制中,但由于PCA模型本身的局限性和陌生实体访问控制的复杂性,常规的PCA模型仍然存在着不足之处:

(1) PCA模型不能保证Web服务器和认证服务器的可信。由于模型中使用的是单向认证技术,用户私人信息极易受到恶意的窃听和重放攻击。而在分布式的大型网络中多数交互基于完全陌生的实体之间,参与者间没有已存在的信任关系,也有可能不在同一个安全域中。当服务器上的一些信息允许拥有某种特殊属性的一组群体共享时且相互的信任关系不存在,传送敏感信息和提供受限的服务就要求双方相互的认证。

(2) 文献[2]中提到PCA复杂之处在于用户端代理服务器的装入,为了向认证服务器验证用户的身份,在每个用户端代理服务器注入用户名和一个对应的密钥,要访问更多的认证服务器就要分别注入这样的密钥和用户的对应关系,那么每个用户的代理服务器都必须是特制的,对于大型的访问控制系统来说实用性和灵活性不高。

1PCA模型的改进和分布式环境下的应用

1.1利用安全Cookie和加密技术改进PCA模型

改进的PCA模型在现有的设施基础上设计,我们的模型让用户端理解我们的协议是通过认证服务器向每个用户端浏览器推送一个相同的安全模块,相当于一个代理服务器。认证服务器通过安全Cookie来对用户进行认证。用户端所有的访问控制过程都由安全模块代理,浏览器收到的只是最终的访问结果。在用户端已取得安全模块的情况下,如果用户是首次登录某一认证服务器时,此认证服务器检测到有安全模块则只需把用户输入的ID和密码写入用户端Cookie,用户下次访问时根据用户的Cookie中的信息来对用户进行身份认证。安全Cookie[4,5]的安全性体现在:使用IP地址Cookie来进行基于主机的认证。Web服务器可从环境变量中得到访问者的IP地址,把它与Cookie中存放的IP地址进行比较,如果不同,则拒绝提供服务。可以防止Cookie被复制到其它计算机上使用;使用口令Cookie来进行基于用户的认证,口令Cookie的值是对用户原始口令经过MD5运算或加密存储的,非法用户不能查阅。最后,消息摘要Cookie通过MD5算法提供了完整性保护,使得Cookie不能被伪造。在Web服务器前端我们加入授权服务器来截取和处理所有访问控制要求,由它形成挑战命题(challenge proposition)以及对来自客户端的证据进行验证,通过对证据的验证,授权服务器将决定是否向用户提供服务,从而保证Web服务器的安全性。

为了达到用户、认证服务器、授权服务器三方的双向认证,在改进的模型中利用RSA公钥算法对传输给用户的认证信息利用认证服务器私钥进行签名,安全模块中的证据生成器利用认证服务器的公钥来验证认证信息的真实性,此外认证服务器对认证信息还利用认证服务器和授权服务器约定好的对称密钥加密,使了解这一协议过程的用户也不能随意修改认证信息中的内容,而且只有拥有对称密钥的可信的授权服务器才可能对用户的认证信息解密。

1.2分布式环境下的应用

1.2.1 基于属性的认证

针对分布式环境下陌生实体的访问控制系统中不容易知道用户的确切身份,因此也很难进行基于用户角色的访问控制的特点。我们把PCA模型在分布式环境下访问控制中的应用于扩展到基于用户属性的认证。由于在实际的陌生实体访问控制中Web服务器的访问控制策略可能只关心用户是否具有一个或某些方面的属性,所以这里所说的用户属性不仅仅指用户的个人身份还可以是用户的职业、年龄、生理特征、信用卡号等标识。同时根据访问控制的需要还可以加入对网络属性的认证。

因此只要用户和网络的某些属性满足授权服务器访问控制的要求,就可以授权给用户进行访问。通过基于属性的认证和上述提到的密钥加密算法,使用户和不同的认证服务器交互,得到具有某种身份或某些用户和网络属性的认证,通过认证的用户被授权服务器赋予一定的访问权限,大大增强了两个陌生实体之间访问控制的灵活性和安全性。

1.2.2 改进的PCA模型系统结构

从功能上分,改进的系统可以分为四个部分:认证服务器、用户端、授权服务器和Web服务器,如图1所示。用户客户端代理利用HTTPS(加入安全套接层协议的HTTP协议)访问授权服务器;Web服务器前端的授权服务器将取出用户从认证服务器获取的证据,经过验证最终决定是否让用户得到申请的资源。

(1) 认证服务器

拥有网络用户的个人身份和某些私人数据的服务器。认证服务器负责向新用户推送安全模块,以及向已有安全模块的用户Cookie中写入用户ID和密码;生成与验证服务器协商用于验证证据真实性的对称密钥;提取授权服务器需要的认证信息再加密数据。

(2) 用户端

用户的Web浏览器中有一个认证服务器推送的安全模块,该安全模块中包括HTTP代理和一个证据生成器。

HTTP代理在代理请求的过程中成为认证服务器与授权服务器的中介,负责进行每一次认证的会话,即向认证服务器提出认证请求及向授权服务器转发证据。

证据生成器的功能是:找到形成证据需要的前提条件,包括授权服务器要求的用户个人认证信息(从认证服务器取得),可能还要从计算机中取得要求的时间,及访问目标的声明等信息,最后根据设计好的策略和算法,把先行假设生成授权服务器所需要的证据传给HTTP代理。

(3) 授权服务器

授权服务器作为Web服务器的代理,是唯一能直接与Web服务器进行通信的系统,它接收并处理客户端发来的所有请求。授权服务器由以下三部分组成:

1) HTTP服务器。其功能是提取用户要访问网页的路径名发送给挑战命题生成器,在检验用户证据无效时形成访问失败信息,有效时返回用户请求的资源。

2) 挑战命题生成器。其功能是对每一个授权要求,挑战命题生成器根据设定好的逻辑语法以及访问规则生成一组要证明的挑战命题。如果要更换新的访问控制策略时只需更换生成器即可。

3) 验证器。其中装有认证服务器提供的共享密钥,通过对证据解密和逻辑语法分析来检验用户证据的有效性。

(4) Web服务器

提供Web服务和存储数据的服务器。

2模型访问控制实例

本文设计了一对陌生实体之间的交互来说明此访问控制模型的实现过程,见图1。需要说明的是假设用户事先已经在认证服务器注册了个人信息,并且已经得到了用户端的安全代理模块。

用户Alice是一个医生,需要查询她的一个病人X以前在一家医院的病历。Alice登录这个医院的网站,查看病人病历的详细信息查询网页并输入了病人X的有关信息,然后点击查询。显示该病人病历的网址是http://www.hospital.com/casehistory.html,Alice的访问请求通过HTTP代理传出。如果用Alice的请求通过HTTP传递,并且是访问一个受保护的网页,授权服务器提醒用户HTTP代理改用HTTPS再传送一个同样的请求报文。开始进行会话时,HTTP服务器生成一个会话ID,然后传送这个会话ID和用户Alice请求访问的网页存放目录给挑战命题生成器生成挑战命题。会话ID使证据保持新鲜,也使用户只要提供这个会话标识符向授权服务器说明访问的条件已经证明过了,在证据的有效期内用户可以再次访问。在返回网页前用户HTTP代理必须向授权服务器Hospital证明其有权访问该网页。挑战命题生成器根据要求访问的网页得知该网页的访问条件是要求证明用户Alice是医生。挑战命题生成器产生并传送要求证明的命题给HTTP服务器。HTTP服务器检查命题是否被证明过,如果没有被证明,就生成一个包含命题的挑战HTTPS报文传给用户端。用户Alice的HTTP代理从报文中提取挑战命题知道了授权服务器要求的认证以及认证服务器的地址。于是把这些信息发送给认证服务器Register(可能是拥有当地所有医生的注册信息的服务器)。

认证服务器Register中存有用户Alice的身份信息,如表1所示,证据服务器Register根据用户Cookie中的密码和用户名,确定用户名身份。并把用户端所要求的个人的认证信息使用和授权服务器协商好的密钥加密后再用自身的私钥签名,并将加密后的认证信息返回用户端。用户端安全模块中的证据生成器接收到对自己身份的证明后,用认证服务器的公钥检验认证服务器的真实性,结合要求访问的网页和得到的认证信息加入随机数nonce,再次通过HTTP代理提出访问请求。

服务器Hospital的HTTP服务器接收到用户提出的证据后提取证据送给验证器检验。验证器使用和认证服务器共享的密钥解密后确定是认证服务器Register发出的证据。最后利用逻辑验证证明内容的有效性并将结果返回,HTTP服务器把结果保存在cache中,并从Web服务器中调出网页传给用户端,用户HTTP代理再将该网页传给用户Alice的浏览器,访问保护网页的过程结束。

3逻辑说明

3.1逻辑的构造

(1) 主体:

参与认证协议的各方如,Alice,Hospital,Register。

(2) B.s: B控制资源s。

如: Register.doctor为Register中的关于doctor的记录。

(3) goal(URL,N):

网页URL可以访问的陈述。N是一个随机数代表nonce。

(4) A says F:

A相信F,即A相信F是真的。

(5) B speaksfor A:

A委托B为A代言。

(6) delegate(A,B,U):

A受权B目标U的访问控制权。

(7) keyA,B(F):

A用A,B的共享密钥加密F。

(8) private A signed F:

A用自己的私钥签名F。

3.2主要推理规则

规则1 主体A对F的签名表明,签名者P相信F:

$\frac{\text{p}\text{r}\text{i}\text{v}\text{a}\text{t}\text{e}\text{A}\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}\text{e}\text{d}\text{F}}{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}\text{F}}$

规则2 如果A用A,B的共享密钥加密F,表明B可以相信A说F是真:

$\frac{\text{k}\text{e}\text{y}\text{A},\text{B}(\text{F})}{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}\text{F}}$

规则3 A委托B为A代言,B相信F等于A相信F:

$\frac{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{B}\text{s}\text{p}\text{e}\text{a}\text{k}\text{s}\text{f}\text{o}\text{r}\text{A}),\text{B}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}\text{F}}{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}\text{F}}$

同样的,B控制资源s,A授权给B.s作代言,B.s相信的事实A也相信:

$\frac{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{B}.\text{s}\text{s}\text{p}\text{e}\text{a}\text{k}\text{s}\text{f}\text{o}\text{r}\text{A}),\text{B}.\text{s}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{U}\text{R}\text{L},\text{Ν}))}{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{U}\text{R}\text{L},\text{n}\text{o}\text{n}\text{c}\text{e}))}$

规则4 具体的代理是:A授权B有能力控制一个特别的网页URL的访问。

$\frac{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{d}\text{e}\text{l}\text{e}\text{g}\text{a}\text{t}\text{e}(\text{A},\text{B},\text{U}\text{R}\text{L})),\text{B}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{U}\text{R}\text{L},\text{Ν})}{\text{A}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{U},\text{Ν}))}$

3.3实例的逻辑过程

(1) 授权服务器Hospital提出挑战命题:

Hospital says(delegate(Hospital,Register.doctor,http://www.hospital.com/casehistory.html)) P1

(2) 用户Alice从认证服务器Register取得到如下的认证:

Private Register signed (key Register,Hospital(Alice speaksfor Register.doctor))

(3) 用户Alice用Register的公钥验证签名,根据规则1得:

Register says(key Register,Hospital(Alice speaksfor Register.doctor)) P2

(4) 用户Alice加入认证服务器的认证信息,再提出如下的访问请求:

Alice says(goal(http://www.hospital.com/casehistory.html,nonce)) P3

(5) 验证器用和认证服务器共享的密钥解密认证信息后,由规则2得:

Register says (Alice speaksfor Register.doctor) P4

由规则3有:

$\frac{\text{Ρ}4‚\text{Ρ}3}{\text{R}\text{e}\text{g}\text{i}\text{s}\text{t}\text{e}\text{r}.\text{d}\text{o}\text{c}\text{t}\text{o}\text{r}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{h}\text{t}\text{t}\text{p}://\text{w}\text{w}\text{w}.\text{h}\text{o}\text{s}\text{p}\text{i}\text{t}\text{a}\text{l}.\text{c}\text{o}\text{m}/\text{c}\text{a}\text{s}\text{e}\text{h}\text{i}\text{s}\text{t}\text{o}\text{r}\text{y}.\text{h}\text{t}\text{m}\text{l};\text{n}\text{o}\text{n}\text{c}\text{e}))}$

于是得到:

Register.doctor says(goal(http://www.hospital.com/cas ehistory.html,nonce)) P5

又由规则4有:

$\frac{\text{Ρ}1‚\text{Ρ}5}{\text{h}\text{o}\text{s}\text{p}\text{i}\text{t}\text{a}\text{l}\text{s}\text{a}\text{y}\text{s}(\text{g}\text{o}\text{a}\text{l}(\text{h}\text{t}\text{t}\text{p}://\text{w}\text{w}\text{w}.\text{h}\text{o}\text{s}\text{p}\text{i}\text{t}\text{a}\text{l}.\text{c}\text{o}\text{m}/\text{c}\text{a}\text{s}\text{e}\text{h}\text{i}\text{s}\text{t}\text{o}\text{r}\text{y}.\text{h}\text{t}\text{m}\text{l},\text{n}\text{o}\text{n}\text{c}\text{e}))}$

最后得到:

Hospital says(goal(http://www.hospital.com/casehistory.html,nonce))

意思是授权服务器承认可以访问该网页,即用户Alice已向Hospital证明了其有权访问网页,访问控制过程结束。

4总结

本文对带证据的认证模型PCA进行了研究分析,指出该模型用户端代理服务器装入复杂,用户端和Web服务器不能达到双向认证使得伪装Web服务器可能窃取用户的个人信息,并且用户也有可能随意修改个人信息,模型存在安全上的漏洞。针对模型的不足,本文提出一个改进的PCA模型,利用成熟的安全Cookie技术和加密算法提高了模型的实用性和安全性。并把PCA模型应用扩展到陌生实体之间的访问控制,加入了对用户和网络环境属性的认证,实现了分布式环境下陌生实体信任的建立,并使访问控制策略更加灵活。改进的PCA访问控制模型在基于Web的大型分布式系统中具备很好的应用价值。

参考文献

[1]Bauer L,Schneider MA,Felten E W.A General and Flexible Access-Control System for the Web[C].In:Proceedings of the 11th USENIXSecurity Symposium,San Francisco,CA,Aug.2002.

[2]Ljudevit Bauer.Access Control for the Web via Proof-carrying Authori-zation[D].Princeton University.Nov.2003.

[3]薛贵荣,沈洁.基于cookies的分布式多web系统的认证[J].计算机工程与应用,2002,38(18):151-153.

[4]马亚娜,钱焕延.用cookie构建Web安全的实现[J].计算机工程,2002,28(11):34-35,75.

[5]Ross J Anderson.信息安全工程[M].北京:机械工业出版社,2003.

实体模型研究 篇6

基桩低应变检测应力波反射法是以应力波在桩身中传播的反射特征为理论基础的一种方法。该方法将桩假定为连续弹性的一维截面均质杆件,并且不考虑桩周土体对沿桩身传播的应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击激振力时,将在桩内激发应力波,由于桩与周围土层之间的波阻抗差异悬殊,应力波的大部分能量将在桩内传播,当桩长L>>桩径D,应力波波长λ>>D时,桩可以看作一维杆件,应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程中,当桩内存在有波阻抗差异界面时,波将产生反射波和透射波,反射波将沿桩身反向传播到桩顶,而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、桩底均可以根据桩顶接受到的反射波的相位、振幅、频率特性来判断。

目前关于基桩动测曲线的数值模拟大部分是基于一系列假定的一维杆状模型,例如潘冬子“应力波反射法测混凝土桩完整性的数值模拟及实验研究”[1],陈国安“基桩低应变检测的波动方程法数值计算”[2],孙涛“基桩低应变检测曲线的拟合分析”[3]等等。事实上,基桩是属于三维实体的,因此有必要对此进行研究探讨。

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性问题到复杂的非线性问题。作为通用的模拟工具,ABAQUS除了能解决大量结构静力问题,还可以模拟工程领域的许多动力问题,例如模拟大坝在地震荷载下的动力响应,构件在冲击荷载下的动力响应等。ABAQUS在模拟过程中能够方便地提取任意点的位移、速度、加速度等参数。由上述可知,利用ABAQUS提取桩顶速度或加速度,再利用应力波反射法原理来判断基桩缺陷在理论上是可行的。

1 ABAQUS建模说明

通过ABAQUS中的cae模块能够方便地建立各种缺陷的基桩模型。

ABAQUS动力分析直接积分法包括ABAQUS/implicit(隐式)和ABAQUS/explicit(显式),考虑到低应变检测下,整个桩及其桩周土都处于弹性状态,桩土之间没有相对位移,模型不是很大,接触问题简单,问题是光滑的非线性问题,ABAQUS/implicit动力分析方法能够很好地解决问题,而且求解效率也较高,因此本文采用ABAQUS/implicit动力分析方法[4]。桩土之间采用绑定约束,桩土之间没有相对位移。

根据前人大量实验经验,激振力采用如式(1)所示的升余弦脉冲来模拟,能很好地符合实际检测中的激振力,这里取T=0.1ms,I=1N·s。

反射波检测原理是一维应力波理论,是基于波在一维杆中传播的反射特性的。而实际的桩往往有横向尺寸,当在桩顶作用激振力时,应力波不仅会沿桩轴向传播,同时也会沿着桩横向传播,这一个过程反复就会形成高频干扰,因此检测中必须减小三维效应的影响。当激振半径越小,三维效应越明显,激振力为桩顶集中力时三维效应最大,当激振力为桩顶均布荷载时,三维效应最小[5]。为了减小三维效应同时符合实际基桩检测情况,取激振半径为桩顶中心半径为4cm的圆。三维效应还与高频干扰和传感器放置位置有密切关系[6],本文分别提取了中心点、0.5R、0.6R、2/3R(R为桩的半径)四个点处的数据。

模型材料参数:低应变检测下,整个桩及其桩周土都处于弹性状态。因此均取为弹性参数即可。

模型网格:根据估计波速确定网格大小。以C25混凝土为例,波速C为:

冲击荷载的跨度在10个单元内是较为合适的,(T×C)/10=0.034m,因此单元大小划分为3cm,单元类型选用四面体单元,因为经计算对比,四面体单元计算效率比六面体高很多,计算精度也能满足要求。

分析步时长:反射波必须包括入射到从桩底反射回来的波,以本文6m长的桩为例,初步估计分析步时间为2L/C=3.5ms,分析步时间取为5ms。

数据提取:低应变反射波法测桩中通常提取1024个点,模拟中将分析步1024等分,时间增量步取为4.8E-6。

2 模拟五根桩

对武汉某科研单位的五根模型桩进行相应的数值模拟,C25混凝土桩参数:密度2400kg/m3,弹性模量2.8E+10,泊松比0.17;桩周土(粘土)参数:密度1500kg/m3,弹性模量4E+8,泊松比0.25。五根桩的缺陷情况如下表。

对模型桩不同低通滤波值采样数据进行对比,由于各个桩的不同低通滤波值采样数据对比结果均相同,现在选取1号桩进行分析说明。

如图1所示,通过对比可以发现,低通滤波值为800Hz采样得到的数据震荡很明显,低通滤波值为1200Hz采样得到的数据相对平滑。因此判断基桩缺陷时选取低通滤波值为1200Hz采样得到的数据可以提高准确性。后面进行模拟曲线与模型桩数据对比时,模型桩数据也选取低通滤波值为1200Hz采样得到的数据。

对模拟桩各个测点的时程曲线进行对比,由于各个桩的不同测点数据对比结果均相同,现在选取1号桩进行分析说明。

如图2所示,桩的中心点(0R)处波形震荡相当明显,而且在加载波的末端出现了反方向的拉伸波,拉伸波波幅很大。原因是中心点位于加载部位,加载时,加载部位会有一个相对较大的、向下的压缩变形,加载结束后,加载部位弹性恢复就回产生一个向上的拉伸波。因此基桩缺陷检测测点位置要远离桩的中心点,避开由于冲击过程中压缩变形和弹性恢复带来的影响。

桩顶作用激振力时,应力波会同时沿桩轴向(桩长)和桩横向(桩径)传播,应力波传到桩边缘时,也会反射回来,这个过程是反复的,测点布置在边缘,高频振荡也会加剧。因此沿着桩横向高频干扰是一个高低高的过程,从本次模拟的五根桩的波形来看,0.6R处波形高频干扰最小。

模拟五根桩的动力响应时程曲线,根据经验可以初步判断模型大体符合规律,为了进一步验证模拟曲线的准确性,把模拟曲线与模型桩曲线分别进行归一化处理(纵坐标为单位1),归一化后对比发现,模拟曲线与模型桩曲线拟合程度比较高,对比详情见图3~图7。

3 后续研究及应用

本文采用的ABAQUS模拟方法经验证具有较高的准确性,因此可以为后续波形研究提供大量数据。

目前基桩动测存在着诸如以下的问题:较难识别桩身浅部的缺陷,缺陷程度的定量分析,第二缺陷的判断,渐变的缺陷判断等等。国内外已有人开始将小波分析、神经网络技术等用于桩基动测数据分析,如刘明贵[7],麦榕[8]等人,取得了一定的研究成果。但由于数据的缺乏,往往对其应用和推广产生了一定的阻碍。为此本人在本文的基础上提出如下构想。

(1)用上述介绍的ABAQUS建模方法,通过ABAQUS建立模型,模拟出大量基桩波形数据,对模拟出来的波形进行小波分析提取分量,用小波分析提取出来的分量对一个建好的神经网络进行训练,得到一个训练好的神经网络,流程如图8(a)所示;

(2)基桩动测曲线输入小波分析提取分量,再输入训练好的神经网络,得到基桩缺陷诊断结果,流程如图8(b)所示;

(3)以地层数据和诊断结果为依据,进行ABAQUS建模,得到模拟曲线,对比模拟曲线和基桩动测曲线,验证诊断结果的正确性,流程见图9。

4 结论

(1)基桩是三维实体的,进行基桩动测模拟时,采用三维实体模型是非常有必要的。

(2)ABAQUS软件能够方便地进行三维建模,充分考虑桩土的各项参数、桩土之间的接触、桩土的地应力平衡以及结果提取的便利性,因此采用ABAQUS进行实体模型的基桩动测曲线模拟是可取的。

(3)实体模型的基桩模拟过程中要注意荷载的选取、加载面的控制、测点的选取、材料参数选取、桩土之间接触的设置以及网格划分等问题。本文采用的ABAQUS模拟方法经验证具有较高的准确性,因此可以为后续波形提供大量数据。

(4)ABAQUS模拟出大量数据,然后对数据进行小波分析提取分量,再导入神经网络计算,最终建立神经网络,为基桩缺陷诊断提供智能方法。

(5)随着地层三维可视化技术的发展,地层数据提取更为方便[9]。从而使得利用地层数据和诊断结果进行ABAQUS建模,对比动测曲线反过来验证诊断结果成为可能。

参考文献

[1]潘冬子,章光.应力波反射法测混凝土桩完整性的数值模拟及实验研究[J].公路交通科技,2004,(9).

[2]陈国安,刘东甲.基桩低应变检测的波动方程法数值计算[J].合肥工业大学学报,2007,3(10):1336～1440.

[3]孙涛.基桩低应变检测曲线的拟合分析[J].华北水利水电学院学报,2007,28(6):66～68.

[4]费康,张建伟.ABAQUS在岩土工程中的应用(第1版)[M].北京:中国水利水电出版社,2010,255～259.

[5]柯宅邦,刘东甲.低应变反射波法测桩的轴对称问题数值计算[J].岩土工程学报,2006,28(12):2111～2115.

[6]陈凡,王仁军.尺寸效应对基桩低应变完整性检测的影响[J].岩土工程学报,1998,20(5):92～96.

[7]刘明贵,岳向红.基于Sym小波和BP神经网络的基桩缺陷智能化识别[J].岩土工程学报,2007,26(1):3484～3488.

[8]麦榕,贺怀建.小波神经网络在基桩动测信号处理中的应用[J].水文地质工程地质,2004,(5):91～96.

实体模型研究 篇7

关键词：Pro/Toolkit,VC,凸轮,参数化

0 引言

由于凸轮机构可以将凸轮轮廓的旋转运动转变为从动件的复杂运动,且具有结构紧凑、体积小、刚性好、可传递较大转矩等特点,因而被广泛应用于机械领域。但是,由于凸轮机构是高副运动,制造困难,使其应用范围受到一定限制。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术的日益普及,新材料和热处理新工艺的发展,凸轮的设计和制造己变得十分方便和准确[1]。

以PTC公司的CAD/CAM软件Pro/Engineer(以下简称Pro/E)为开发平台,应用其提供的二次开发工具Pro/TOOLKIT,以VC++为开发环境并结合凸轮设计方面的一些特点开发出一套基于Pro/E的凸轮参数化设计系统。系统能大大提高盘形凸轮设计的工作效率,减轻设计人员的工作量,提高设计质量,减少设计缺陷的产生[2]。

针对现代凸轮设计中凸轮轮廓线难以在计算机中快速描绘,本文采用参数化驱动方法,先将凸轮分类,在不同凸轮类中设置各参数值,先生成凸轮轮廓线,接下来再通过轮廓线生成凸轮实体,即使用参数控制凸轮的生成[3]。再通过集成于该系统内的直接生成二维工程图的功能,得到凸轮的二维图纸,以利于在数控车床上的加工。

1 凸轮实体模型参数化设计的关键问题

1.1 凸轮特征分析

凸轮机构由凸轮、从动件和机架所组成,其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的主动件,作等速连续转动,并推动从动件作直线往复运动或摆动。无论哪一种凸轮都依靠其外缘的轮廓曲线或凹槽曲线进行工作,所以凸轮机构能否按预期的运动规律良好的工作,主要取决于凸轮的轮廓曲线。因此,对凸轮轮廓曲线的研究是进行凸轮设计的关键问题。

以从动件做正弦加速度运动(摆线运动)为例,从动件做正弦加速度运动的盘形凸轮,其推程、回程方程分别为:

式中:S—从动件位移;h—行程;δ—转角;δ0—推程角;δ1—回程角。

1.2 Pro/ENGINEER调用MFC对话框技术

利用Pro/Too LKIT可以开发出具有Pro/E风格的对话框,能向用户提供人机交互界面,进行简单的人机交互。但是目前这种方法还不太完善,功能有限,而且对话框资源编写起来繁琐,一个简单的对话框资源就会用去很多的时间,对于稍为复杂的对话框更是无能为力。MFC具有强大的编制对话框能力,编制简单,但Pro/TOOLKIT并不提供对MFC的支持,在Pro/T00LKIT中并不能直接应用MFC对话框。本文通过动态链接库开发Pro TOOLKIT与MFC的接口,利用MFC强大的功能实现对话框的开发,在Pro/E环境中生成MFC对话框,方便自然、快捷的进行人机交互[4]。

2 盘形凸轮的三维参数化实体造型及实例

2.1 凸轮的程序设计流程

为了提高盘形凸轮机构设计的自动化程度,采用面向对象方法,将其全部的设计过程封装到系统内部,显示给用户的只是一些人机交互界面。用户从界面上可以对盘形凸轮机构的几何参数进行查询和更改,然后将修改后的数据通过内部程序传递给Pro/E数据库,再通过三维零件造型显示出来。系统的设计流程如图1所示,设定各参数值为表1所示。

具体设计步骤如下:

1)在Pro/Engineer的Program编辑器中设定凸轮零件各参数。并输入各参数值。

2)利用Pro/Engineer的Equationg功能分段绘制凸轮的理论曲线。

3)绘制一条由分段理论轮廓线组成的封闭曲线,即完整的凸轮理论轮廓线

4)通过步骤3生成的凸轮理论轮廓线,拉伸生成凸轮实体。

2.2 调试、运行

1)启动Pro/E,打开凸轮设计模板Cam.prt,加载应用程序Cam Design。

2)表2-1所示为凸轮模板的几何控制参数,在对话框中分别输入不同的参数,单击【建立模型】按钮就可以生成不同的凸轮模型如图2所示。

3)查看设计,如果对结果不满意,可以返回第二步从新输入参数,重新进行盘形凸轮的参数化设计。

3 结论

通过VC++编程语言,调用Pro/TOOLKIT接口,实现二次开发技术在Pro/E中与盘形凸轮设计的充分结合,依据Pro/TOOLKIT中制作并激活用户菜单和MFC对话框界面的方法,创建系统的用户菜单和界面,解决了Pro/E和MFC的通信问题,利用MFC类库中的属性页制作方法创建了复杂的对话框界面,完成系统的界面设计。利用参数化设计及尺寸驱动的方法完成了盘形凸轮零件的参数化驱动设计,用户只需对人机交互界面上的尺寸参数进行更改,便可以自动更形凸轮零件。

参考文献

[1]管荣法,汤从心.凸轮与凸轮机构基础[M].北京:国防工业出版社,1985.

[2]刘文生,王延利.基于Pro/E圆柱齿轮实体模型参数化二次开发[J].制造业自动化,2005(8):25-27.

[3]葛文杰,张王金.基于Pro/E的弧面分度凸轮机构参数化设计与仿真[J].机械设计,2005(1):11-14.