结构可靠指标求解的一种新的迭代方法

由国际安全度联合委员会推荐的一次二阶距可靠度方法是国际工程界公认的一种较好的可靠度分析方法（简称ＪＣ法）。这种方法具有迭代格式简单，收敛快的特点，但许多实际计算表明，这种方法可适用于功能函数非线性程度不变的情况，否则不收敛，本文提出一种新的迭代方法，这种方法迭代格式与ＪＣ法同样简单，一般情况下均能保证收敛。     

概率约束评估的功能度量法的混沌控制

功能度量法是基于可靠度的结构优化设计中评估概率约束的一种方法,其改进均值(AMV)迭代格式具有简洁、高效的优点,但对一些非线性功能函数搜索最小功能目标点时可能陷入周期振荡或混沌解,本文利用混沌反馈控制的稳定转换法对功能度量法的AMV迭代格式实施收敛控制.首先展示一些功能函数应用功能度量法AMV格式迭代计算产生了周期解和混沌解现象,并对迭代算法进行了混沌动力学分析.然后利用稳定转换法对功能度量法迭代失败的参数区间进行混沌控制,使嵌入周期和混沌轨道的不稳定不动点稳定化,获得了稳定收敛解,实现了迭代解的周期振荡、分岔和混沌控制.     

基于单纯形寻优的响应面可靠性分析方法

结构可靠度计算常采用经典的响应面法拟合隐式功能函数或高维功能函数，而对于强非线性功能函数的实际工程问题，尽管其能够计算出结构可靠度的结果，但此时多项式响应面的拟合精度不够，很容易造成不收敛的现象。为了解决上述问题，将响应面法与单纯形寻优的思路进行结合来探求一种有效的计算方法。本文利用单纯形算法对每次迭代的验算点进行优化；再以优化后的设计验算点为中心进行取样，利用响应面法循环迭代计算；最后，沿着真实响应面逐渐逼近最终的验算点。该方法能够解决高维非线性的隐式极限状态方程可靠度计算收敛性的问题，可以提高计算精度和计算效率，具有一定的工程适用性。     

非线性复合材料杂交应力有限元的有效迭代方法

推导了面内剪应力应变关系非线性的复合材料的杂交应力有限元列式,给出了位移迭代和应力迭代的策略和步骤．提出一种非线性应力场迭代格式的改进方案,不仅提高了收敛速度,而且克服了大载荷下简单迭代法循环迭代而无法收敛的关键问题,使得所提出的非线性杂交应力元方法几乎对任意大载荷都能够收敛．数值算例表明该方法是确实可行的．     

结构可靠度分析FORM迭代算法的混沌控制

利用混沌控制原理对FORM收敛失败进行控制. 理清了全局性和局部性两类混沌反馈 控制各种方法的内在联系，说明稳定转换法和自适应调节法属于全局混沌反馈控制 方法，自适应调节法可视为稳定转换法的特例. 参 数调节混合法不过是松弛牛顿法的另一种表达形式，它们都属于局部混沌反馈控制方法. 阐 明了混沌反馈控制表达式与工程力学收敛控制迭代算法的对应关系. 也揭示了这些迭代算法 收敛控制措施的功效和局限性. 提出了一个以稳定转换法为主联合松弛牛顿法的混 沌反馈控制方法，对可靠度分析FORM迭代算法实现了周期振荡、分岔和混沌控制.     

一种求算结构可靠度指标的新方法

为解决结构功能函数在结构设计点附近非线性程度较高时,一次可靠度计算方法(如JC法)不收敛的问题,提出一种新的可靠度计算方法.该算法根据结构可靠指标的几何意义,先将迭代点靠近极限状态面,再通过在极限状态面上搜索下一迭代点,逐渐减小极限状态面上的点到标准正态空间中坐标原点的距离,从而达到收敛的目的.与其他方法相比,该方法不用选取算法参数,在计算效率和鲁棒性方面都有较好的优势,尤其在极限状态函数非线性强的情况下优势更为明显.     

并联结构体系联合验算点确定的渐近方法

联合验算点是并联结构体系可靠度分析中的一个重要概念。应用渐近手段，本文提出确定并联结构体系联合验算点的渐近方法，这种方法将一个复杂的优化问题转化为一个简单的构件可靠度分析问题。计算表明，这种方法收敛稳定，效率高。     

结构可靠指标的通用计算方法

在求解结构可靠指标时，保证迭代计算的收敛性是非常重要的，而实际计算表明，在有些情况下，用现有的计算方法（如JC法）进行迭代计算可能是不收敛的，这样给可靠指标的求解带来了困难。本文提出一个通用的可靠指标计算方法，通过引入可以根据迭代收敛条件自动调节的步长，实现对迭代过程和收敛性的控制。另外，本文方法不需要使用结构功能函数的偏导数，对于功能函数不能明确表达的可靠度问题尤为适用，对于功能函数可以明确表达但求导复杂的问题，可省去求导过程。最后，通过四个算例论证了本文方法的可行性。     

基于马尔科夫链与鞍点逼近的模糊随机可靠性分析方法

针对同时存在随机不确定性和模糊不确定性的可靠性分析问题,提出了两种高效解决方法。一种是迭代马尔科夫链鞍点逼近法,该方法的基本思想是给定隶属水平下由迭代马尔科夫链和一次鞍点逼近法求得可靠度上下限,不同的隶属水平对应不同的可靠度上下限,遍历隶属水平的取值区间[0,1]即可求得可靠度隶属函数,与传统的两相Monte Carlo数字模拟法和迭代一次二阶矩法相比,该方法具有效率高和对非正态基本随机变量不需要进行正态转换的优点;第二种方法是迭代条件概率马尔科夫链模拟法,该方法在求解给定隶属度水平下的可靠度上下限时,由条件概率公式引入一个非线性修正因子,该因子的引入大大提高了功能函数为非线性的可靠性问题的求解精度。本文算例验证了所提方法的优越性。     

基于单纯形寻优的响应面可靠性分析方法

结构可靠度计算常采用经典的响应面法拟合隐式功能函数或高维功能函数,而对于强非线性功能函数的实际工程问题,尽管其能够计算出结构可靠度的结果,但此时多项式响应面的拟合精度不够,很容易造成不收敛的现象。为了解决上述问题,将响应面法与单纯形寻优的思路进行结合来探求一种有效的计算方法。本文利用单纯形算法对每次迭代的验算点进行优化;再以优化后的设计验算点为中心进行取样,利用响应面法循环迭代计算;最后,沿着真实响应面逐渐逼近最终的验算点。该方法能够解决高维非线性的隐式极限状态方程可靠度计算收敛性的问题,可以提高计算精度和计算效率,具有一定的工程适用性。     

基于多轮升维策略与改进量子行为粒子群优化算法的热导率函数估计方法

将改进的量子行为粒子群优化算法应用于材料热导率函数估计问题中,并提出了一种多轮升维策略对算法的搜索过程进行优化,形成了一种鲁棒性强且高效的反演方法。通过数值实验测试了该方法在测量误差以及系统误差下的表现,并对不同粒子群优化算法的性能进行了比较研究。结果表明,采用的反演方法能够在较大的搜索范围与反演维度下稳定收敛,对测量误差的敏感度较低;提出的多轮升维策略能够使各类粒子群优化算法在热导率函数估计问题中的搜索效率得到提升。     

基于Wilson-θ和Newmark-β法的非线性动力学方程改进算法

Wilson-θ法和Newmark-β法是非线性动力学方程求解的常用方法。它们的一个基本步骤是,将方程改写为增量平衡的形式,在每一个积分步长内用状态参量修正平衡方程的系数矩阵,其本质是在单个步长内对系统的非线性环节进行了线性化处理。本文基于增量思想分别改进了Wilson-θ法和Newmark-β法,根据即时解给出下一步的猜测解,然后对猜测解进行迭代校正,最终得到收敛的近似解。算例表明,改进算法的精度更高,且收敛准则简单。更为重要的是,本文方法无须对非线性项进行线性化处理,因而计算效率更高,适应范围更广。     

A fractional-step method for the incompressible Navier–Stokes equations related to a predictor–multicorrector algorithm

An implicit fractional-step method for the numerical solution of the time-dependent incompressible Navier–Stokes equations in primitive variables is studied in this paper. The method, which is first-order-accurate in the time step, is shown to converge to an exact solution of the equations. By adequately splitting the viscous term, it allows the enforcement of full Dirichlet boundary conditions on the velocity in all substeps of the scheme, unlike standard projection methods. The consideration of this method was actually motivated by the study of a well-known predictor–multicorrector algorithm, when this is applied to the incompressible Navier–Stokes equations. A new derivation of the algorithm in a general setting is provided, showing in what sense it can also be understood as a fractional-step method; this justifies, in particular, why the original boundary conditions of the problem can be enforced in this algorithm. Two different finite element interpolations are considered for the space discretization, and numerical results obtained with them for standard benchmark cases are presented. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

求解预定位移水平的改进弧长法

为了在使用弧长法进行结构非线性分析时能够收敛到指定的位移,基于广义弧长的概念,对传统弧长法进行改进。改进后的方法不仅能够自动跟踪结构非线性平衡路径,同时能求得位于结构平衡路径的任意区段的任意预定位移时的受力状态。数值算例表明本文计算方法的精确度、效率以及可靠性较好。     

半空间弹性波双参数强非线性逆散射

半空间弹性波强散射源逆问题是一个实用而又难度很大的强非线性问题,而经典的Born迭代方法只适用于弱非线性问题．基于DBI方法（Distorted-Born Iterative方法）,提出了一种求解弹性波强非线性逆散射问题的迭代方法．在数值模拟运算时利用矩量法进行离散处理,并采用正则化原则避免求解病态矩阵方程。计算结果表明该方法具有较快的收敛速度及较高的精度。     

Neumann随机有限元的一种推广形式

针对Monte—Carlo随机有限元,研究在多样本环境下如何提高单样本计算效率的问题。证明了关于线性问题Neumann随机有限元法的算法与线性系统的等刚度迭代法是一致的;在此基础上,将迭代效率更高的算法一预处理共轭梯度法引入线性Monte—Carlo随机有限元系统,建立了相应的有限元列式;最后,利用两个算例比较了本方法与Neumann随机有限元法,结果显示随着随机变量离散度的增大,Neumann法的计算效率急剧下降,而本方法的计算效率表现稳定;对于离散度不太大的随机变量,Neumann法已经不收敛,而本方法在随机变量离散度很大的情况下,仍然保持很好的收敛性。     

Hybrid algorithm for modeling of fluid-structure interaction in incompressible, viscous flows

The objective of this paper is to present and to validate a new hybrid coupling (HC) algorithm for modeling of fluid-structure interaction (FSI) in incompressible, viscous flows. The HC algorithm is able to avoid numerical instability issues associated with artificial added mass effects, which are often encountered by standard loosely coupled (LC) and tightly coupled (TC) algorithms, when modeling the FSI response of flexible structures in incompressible flow. The artificial added mass effect is caused by the lag in exchange of interfacial displacements and forces between the fluid and solid solvers in partitioned algorithms. The artificial added mass effect is much more prominent for light/flexible structures moving in water, because the fluid forces are in the same order of magnitude as the solid forces, and because the speed at which numerical errors propagate in an incompressible fluid. The new HC algorithm avoids numerical instability issues associated with artificial added mass effects by embedding Theodorsen’s analytical approximation of the hydroelastic forces in the solution process to obtain better initial estimates of the displacements. Details of the new HC algorithm are presented. Numerical validation studies are shown for the forced pitching response of a steel and a plastic hydrofoil. The results show that the HC algorithm is able to converge faster, and is able to avoid numerical instability issues, compared to standard LC and TC algorithms, when modeling the transient FSI response of a plastic hydrofoil. Although the HC algorithm is only demonstrated for a NACA0009 hydrofoil subject to pure pitching motion, the method can be easily extended to model general 3-D FSI response and stability of complex, flexible structures in turbulent, incompressible, multiphase flows.     

A PREDICTION TECHNIQUE FOR DYNAMIC ANALYSIS OF FLAT PLATES IN MID-FREQUENCY RANGE

The wave-based method (WBM) has been applied for the prediction of mid-frequency vibrations of flat plates.The scaling factors,Gauss point selection rule and truncation rule are introduced to insure the wave model to converge.Numerical results show that the prediction tech- nique based on WBM is with higher accuracy and smaller computational effort than the one on FEM,which implies that this new technique on WBM can be applied to higher-frequency range.     

A numerical method for accelerating the rate of convergence of the SIMPLE-like algorithm for flow through a thin filter

The control volume, finite difference method and the k-? tubulence model are employed in a numerical simulation of the turbulent fluid flow both outside and inside a blunt cylindrical sampler which houses a paper filter in its chamber. The presence of a paper filter, which has a very large resistance, results in a large pressure drop across the filter and this causes difficulties in making the SIMPLE or the SIMPLEC scheme converge. In order to improve the rate of convergence of the SIMPLE-like algorithm when the resistance of the filter is very large, an average pressure correction formula is proposed. Based on global mass conservation, a line average pressure correction for the paper filter is derived using a modified Darcy law for a porous medium. A combination of this formula and the SIMPLE-like algorithm can rapidly build up the pressure drop across the filter and hence dramatically improve the rate of convergence of the iterative scheme. Comparisons of the convergence histories and the numerical results for the fluid flow when using SIMPLE and SIMPLEC with the average pressure correction method show that the average pressure correction method for dealing with the paper filter significantly accelerates the rate of convergence of the iterative scheme.