基于多重多级动力子结构的瞬态分析方法

提出利用多重多级子结构技术与Newmark算法求解结构动力学方程的高精度算法.该算法利用静凝聚技术列式简单,在凝聚过程中并不引入任何近似的优点,采用子结构周游树技术,分别对每个子结构求解Newmark等效平衡方程,最后通过回代求解得到整体结构的响应.由于该算法考虑了子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法实施不受子结构划分方式的限制,因此可以得到系统高阶模态对响应分析的影响.该算法计算精度与传统的全结构求解相当,计算效率高,消耗计算机资源少,且可构造为统一的多重多级子结构综合分析算法框架.数值算例验证了该算法的正确性和有效性.     

含铰接杆系结构几何非线性分析子结构方法

将细长杆系结构按长度方向划分为多个子结构,由于在子结构坐标系下的节点位移均是小位移,可以将子结构内部自由度凝聚到边界. 考虑到子结构端面在变形过程中保持为刚性截面,将端面节点自由度进一步凝聚到端面形心点,这样每一个子结构就减缩成形式上只有两个节点的广义梁单元,大大减缩了自由度. 大位移大转动是细长杆系结构产生几何非线性效应的一个重要原因,基于共旋坐标法,建立了随单元一起运动的随动坐标系,推导了子结构单元的节点力平衡方程及其切线刚度阵. 同时,考虑到工程机械中细长杆系结构含有相互铰接的刚体加强块,给出了非独立自由度节点力转换到独立参数下的广义节点力及其导数. 最后,通过履带式起重机的副臂工况算例,给出了其在不同载荷下的臂架结构位移,验证了方法的正确性.     

细长结构几何非线性分析的子结构方法

将细长结构沿长度方向划分为多个子结构,并在每个子结构上建立一个随结构一起运动的连体基,则结构内任意点的位移可分解为连体基的转动和相对于连体基的小位移。利用细长结构这样的变形特征,本文详细讨论了连体基的转动,给出了与连体基选择方式相协调的节点位移及其虚变分表达式,并将子结构内部位移凝聚到了边界节点上。在此基础上,提出了一种细长结构几何非线性分析的子结构方法,可在不损失计算精度的前提下大幅度降低求解规模,从而提高了计算效率。数值算例验证了所提方法的有效性。     

结构谐振动力响应的有限元、动凝聚、迁移子结构法

本文扩展了FETM法思想,结合子结构、动凝聚及Riccati变换理论,直接求解谐和激励下结构的受迫动力响应,从而节省了运行时间,严格控制了计算精度。本文编制了程序,并以振型叠加法运行结果为参照,对不同算例的运算效率作了比较。结果表明:本文方法在理论上、实践上是切实可行的。     

圆柱壳非线性振动的多重模式分析

分析了各向同性圆柱壳的非线性自由振动，文中采用经典的非线性弹性力学方法推导了圆柱壳的大振幅运动方程，这些方程静态形式与冯．卡门的板理论方程其有同样的精度。文中采用双重富氏级主伽辽金方法近似地求解运行方程，利用谐波地和牛顿－莱福逊法妥高度耦合的非线性微分方程组，分析了模式的耦合对非线性频率的影响。     

基于子结构的非线性参数系统动力反演方法研究

研究了输入、输出不完备情况下的非线性参数系统动力反演问题.将子结构技术与分解算法相结合,引入广义逆,无需迭代.直接求得待识别参数的极小范数最小二乘解,反演获得未知输入荷载.本文从理论上论证了该方法的收敛性和严格的适用条件,为有限测点条件下非线性参数系统的动力反演问题提供了一个较好的解决方法.与全量补偿算法相比,计算效率大大提高,具有广泛的工程实际应用前景.数值算例表明该方法具有很好的参数识别精度及荷载反演效果.     

空间拦截最优末端导引规律研究的新方法

给出了空间拦截控制的非线性微分方程,并在非线性控制系统引入了结构力学中的多重子结构法,从而求出了空间拦截非线性最优末端导引规律,同时给出了相应的数值仿真。     

基于多重多级子结构声子能带与传输特性分析

基于多重多级子结构方法提出一种快速的声子晶体能带与传输特性的计算策略. 主要思想是将声子晶体划分成多层级子结构有限元模型,在能带计算中采用静凝聚和子结构周游树技术将子结构的内部刚度阵凝聚到Bloch 边界上. 由于内部刚度阵并不随着简约波矢变化,所以这种计算策略可以大大降低求解规模并提高计算效率,并不对整体有限元模型引入近似. 在传输特性计算中同样采用该策略,由于声子晶体单胞具有周期性,所以各个单胞的系数矩阵是相同的,从而减少计算量,并且可以灵活地选择是否回代求解单胞内部自由度. 数值算例以三维局域共振型声子晶体和二维Bragg 散射型声子晶体为例,计算结果验证了这种求解策略的正确性和高效性,并适用于复杂声子晶体分析.      

Parallel computational algorithm of substructure method of large-scale structure analysis

In this paper,according to the parallel environment of ELXSI computer,a parallelsolving process of substructure method in static and dynamic analyses of large-scale andcomplex structure has been put forward,and the corresponding parallel computationalprogram has been developed.     

一种新的墙单元

本文提出了一种新的空间墙单元模型,这种墙单元把土建中常用的剪力墙作为它的一种特殊情形．本文基于四边形单元所提出的墙单元在平面内是一块膜,它除面内的两个平动自由度外还具有绕平面转动的自由度;平面外是一块弯曲板．因而它是膜和板的一个组合,它的每个节点具有空间的全部六个自由度．由于考虑了空间墙平面内和平面外的刚度,因此这种新的墙单元能够直接与三维框架的梁、柱单元连接．它也能很容易地处理墙的空间变形。     

用动态缩聚法求解结构的特征值问题

基于逐级逼近思想提出了一种新的动态缩聚法。保留和压缩的自由度通过一个缩聚矩阵联系,最初的缩聚矩阵由系统子矩阵定义。用循环的方法逐级逼近特征值及特征向量。计算实例验证了上述方法的可行性。     

Symplectic multi-level method for solving nonlinear optimal control problem

By converting an optimal control problem for nonlinear systems to a Hamiltonian system,a symplecitc-preserving method is proposed.The state and costate variables are approximated by the Lagrange polynomial.The state variables at two ends of the time interval are taken as independent variables.Based on the dual variable principle,nonlinear optimal control problems are replaced with nonlinear equations.Furthermore,in the implementation of the symplectic algorithm,based on the 2N algorithm,a multilevel method is proposed.When the time grid is refined from low level to high level,the initial state and costate variables of the nonlinear equations can be obtained from the Lagrange interpolation at the low level grid to improve efficiency.Numerical simulations show the precision and the efficiency of the proposed algorithm in this paper.     

On the nonlinear stability of a truncated shallow spherical shell under a concentrated load

In this paper, the axisymmetric nonlinear stability of a clamped truncated shallow spherical shell with a nondeformable rigid body at the center under a concentrated load is investigated by use of the modified iteration method. The analytic formulas of second approximation for determining the upper and lower critical buckling loads are obtained. This paper was read at The Third East China Symposium on Solid Mechanics, Jiuhuashan, October, 1986.     

Nonlinear time transformation method for strong nonlinear oscillation systems

In this paper, a nonlinear time transformation method is presented for the analysis of strong nonlinear oscillation systems. This method can be used to study the limit cycle behavior of the autonomous systems and to analyze the forced vibration of a strong nonlinear system. The project partly supported by the Foundation of Zhongshan University Advanced Research Center     

基于自洽法的电化学沉积修复饱和混凝土细观描述

针对当前电化学沉积修复混凝土缺乏细观层次上的理论描述,首先,以饱和混凝土的细观结构和电化学沉积修复的主要机理为基础, 提出了含电化学沉积产物、水和混凝土基体在内的三相复合材料细观力学模型. 其次,为了从细观层次定量描述电化学沉积修复对混凝土宏观性能的影响,基于自洽法对上述细观力学模型进行多层次均匀化处理,获取电化学沉积修复饱和混凝土的有效性能,其中,第一层均匀化是采用广义自洽模型获取等效夹杂的有效性能,第二层均匀化是采用自洽方法和沃伊特(Voigt) 上限相结合的方式获取修复混凝土的有效性能. 最后,为了验证该文所提出模型和方法的有效性,对比了该文的预测结果、试验数据和已有模型,结果表明了该文模型和方法是合理的.     

结构动力分析中的逐级近似缩聚法

本文基于逐级逼近理论建立了一种动力模型缩聚的逐级近似减缩法。该方法具有协调和非协调格式。本文基于ＳＡＲＴ导出了一般的ｋ级递推减缩公式，其中一级近似和二级近似减缩式就是现有的Ｇｕｙａｎ／Ｉｒｏｎｓ减缩和ＩＲＳ减缩。算例表明，在物理型减缩技术方面，本文的三级近似减缩模型精度最好。