基于动力系统特性和群理论的一维周期结构瞬态响应的高效算法

基于凝聚技术、周期结构的动力特性和群理论,提出了一种求解一维周期结构瞬态响应的高效数值算法.高效求解线性方程是动力响应求解过程中的关键问题.基于结构的周期特性和凝聚技术,减小结构对应线性方程的规模.利用周期结构动力系统中线性方程的特性,证明了在给定时间步长内,作用在某个单胞的外力只会对临近的有限个单胞产生影响.基于这个性质,一维周期结构动力响应的求解可转换为一系列小规模子结构的响应分析.进一步地,将小规模子结构的动力响应转化为循环周期结构的响应分析,而循环周期结构对应的线性方程可基于群理论高效求解.数值算例表明,该算法计算效率高且节省存储要求.     

车辆-轨道垂向耦合系统求解过程的改进算法

考虑到轨道结构长度随系统响应持时的增加而增长，提出了一种改进的车辆 轨道垂向耦合系统的动力响应求解算法.该算法事先选定某一定长度的轨道结构，并获得该轨道结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；通过在求解过程中不断地对车辆子系统定位，判断是否需要对车辆子系统的位置和轨道结构的响应矩阵进行调整，以此来达到仅增加系统响应持时而不增加轨道结构长度的目的.算例表明:该改进加快算法是精确、高效的，不仅可以真实地模拟车辆在轨道上的前进运行状态，而且可以保证轨道子系统的轨道单元数量不随系统响应持时的增加而增长，这为快速求解车辆 轨道垂向耦合系统提供了一种有效的计算方法.     

波浪中多船近距离并行航行的水动力干扰研究

采用三维势流理论及多体动力学理论建立了波浪中近距离并行航行多船波浪作用力及运动响应的计算模型.为考虑航速效应对船体间自由面的影响,采用三维移动脉动源Green(格林)函数来模拟船间的辐射波及绕射波.采用该数学模型求解了零航速及有航速情形下两船近距离并行时的流体动力项及运动响应,和模型试验结果比较验证了方法的可靠性.将该方法推广至三船并行航行的情形,重点分析了三船并行时水动力干扰和两船并行时水动力干扰的差异.     

常曲率大深宽比河湾拟序扰动结构与床面响应关系探讨

蜿蜒河流床面形态既是其复杂动力结构响应的结果,同时也是决定河流进一步演化方向的重要因素.以蜿蜒河流中一种典型的大深宽比河湾为背景,探索其动力结构与床面响应的关系,将黏性不可压缩流体方程、泥沙输移方程和床面变形方程耦合,通过摄动方法求解床面响应,分析床面形态变化特性.研究成果显示在水流二维扰动作用下,河道中浅滩深槽呈现规则响应.当弯曲度等于0时,床面响应形态围绕河道中轴线基本呈反对称分布;当弯曲度不等于0时,床面响应形态呈不对称分布,中轴线向凹岸偏移.该文给出了由Reynolds(雷诺)数、扰动波数、床面形态增减率等构成的床面响应发展趋势稳定关系的判别方法.     

基于Bregman距离函数的可靠性分析

针对概率结构可靠性问题,引入Bregman距离函数,建立了基于同伦算法(HM)的可靠性分析模型.利用极限状态方程,将可靠性指标求解转化为一个非线性约束优化问题.结合同伦思想的基本理论和Bregman距离函数,构造同伦方程组,采用路径跟踪算法对该方程组进行求解.通过相应的数值算例探讨了不同函数形式以及不同程度非线性问题的可靠性计算,并与其他方法计算结果进行了对比,分析结果表明该模型能够有效求解概率结构可靠性问题.     

结构动力方程求解的改进-精细Runge-Kutta方法

在已有精细Runge-Kutta(龙格-库塔)方法的基础上,考虑了状态空间方程非齐次项的特点和外荷载的特殊性,提出了求解结构动力方程的改进精细Runge-Kutta方法.通过对矩阵进行分块计算,在利用原有精细Runge-Kutta方法高精度的同时进一步提高了计算效率,有利于大型结构的长时间仿真.将改进精细Runge-Kutta方法应用于结构动力方程求解,为其求解提供一种新方法.数值算例表明了改进方法的正确性和有效性.     

饱和土中球面波的传播

本文采用工程上通用的土力学模型，利用Ｌａｐｌａｃｅ变换求解了饱和土中球面波的传播问题，对一种特殊情形下的均匀受压球形空腔得到了解析解，并与弹性单相介质中均匀受压球形空腔进行了对比，以考察流体对饱和土体动力响应的影响·本文为分析地下结构动力响应提供了一种有效的方法，有重要的工程应用价值     

约束阻尼悬臂梁瞬态响应近似解析解与实验分析

利用弹性悬臂梁模态叠加构造出约束阻尼悬臂梁的振动模态,基于Lagrange方程推导出了约束阻尼悬臂梁的控制方程,求解了在集中力突然卸载的情况下约束阻尼悬臂梁的动力响应．计算并测试了一系列铝合金约束阻尼悬臂梁模型的振动频率和瞬态响应,分析了阻尼层材料参数对铝合金约束悬臂梁瞬态响应时间的影响．采用了解析法以及实验法两种方法,结果表明,所采用的方法是可靠的．     

An Asymptotic-Homogenization Explicit Time-Domain Method for Random Multiscale Vibration Analysis of Porous Material Structures北大核心CSCD

由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多尺度控制微分方程,并建立了多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式.在此基础上,结合结构随机振动时域显式法,实现了非平稳随机激励下多孔结构动力响应统计矩的计算.所提出的渐近均匀化-时域显式法,一方面可以发挥多尺度动力分析渐近均匀化法的计算优势,高效建立多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式;另一方面也可以利用随机振动时域显式法的计算特点,快速精确地求解非平稳随机激励下多孔结构的随机振动问题.通过数值算例,验证了所提方法在多孔结构非平稳随机振动问题求解中的计算精度和计算效率.     

匀速运动的线源荷载激励下无限长梁动力分析*

基于线性叠加原理,本文首先证明了广义Duhamel积分,把运动线源荷载作用下梁的动力问题转化为求解位置固定的线源荷载作用下梁的动力响应即线源脉冲响应函数。然后,利用Laplace变换和Fourier变换求解梁的动力方程,获得了线源脉冲响应函数,继而得到了运动线源荷载下梁的动力解答。对动力响应的进一步分析表明,其最大值总是发生在线源的中心并随荷载运动而运。动最后,定义了运动动力系数。     

具有动应力、位移和稳定性约束的离散变量桁架结构布局优化设计算法

给出了在动应力、动位移和动稳定约束下离散变量结构布局优化设计问题的数学模型,用“拟静力”算法,将具有动应力约束、动位移约束和动稳定约束的离散变量结构布局优化设计问题化为静应力、静位移和静稳定约束的优化问题,然后利用两级优化算法求解该模型．优化过程由两级组成,拓扑级优化和形状级优化．在每一级,都使用了综合算法,并且在搜索过程中都根据两类设计变量的相对差商值进行搜索．对包含稳定约束和不包含稳定约束的优化结果做了比较,结果显示稳定性约束对优化结果产生较大的影响．     

结构非线性风振的路径积分方法

通过引入相关脉动风速滤波,将结构非线性风振方程转变为Ito随机微分方程的形式;该方程的解过程具有Markov性质．在时域内将状态方程展开,利用其瞬时线性化随机方程的解析解,基于路径积分给出了结构非线性风振响应概率密度的形式解,得到了一种分析结构非线性风振响应的新方法．对桅杆算例的数值分析表明,该方法较线性频域分析方法和非线性时域积分方法具有更好的准确性和有效性．     

随机结构动力反应和可靠性分析

本研究随机动力荷载作用下随机结构反应有限元分析方法，提出了随机结构动力反应和基于随机抗力可靠性计算公式。     

具有动应力和动位移约束的离散变量结构拓扑优化设计方法

讨论了动应力、动位移约束下离散变量结构拓扑优化设计问题.首先给出问题的数学模型,然后用拟静力算法,将结构惯性力极值作为静载荷施加到结构上,求得结构的动位移和动内力,将考虑动应力约束和动位移约束的离散变量结构拓扑设计问题化为静应力和静位移约束的优化问题,然后利用两类变量统一考虑的离散变量结构拓扑优化设计的综合算法进行求解.     

有限条法分析板在移动车载作用下的动响应

提出了一个模拟移动车辆和矩形板相互作用的板-车条.用板-车条模拟直接与车辆相接触的板条部分;用传统的板有限条模拟未直接受车辆作用的板条部分.分析中,每辆车理想化为一个具有上、下部质量块,由弹簧和阻尼器连接的单足动力系统.计算示例表明,用该方法分析得到的结果与已有结果很吻合.     

An inequality model for solving interval dynamic response of structures with uncertain-but-bounded parameters

In this paper, we look into the dynamic response of structures with uncertain-but-bounded parameters. A new inequality model for determining the interval dynamic response is presented. First we propose an interval dynamic response solution theorem. An inequality model which is a mathematics programming problem is suggested by the presented theorem. Using the central difference method, we substitute the differential items of the inequality model by difference items. By solving them, the interval dynamic response can be obtained. Two examples are used to illustrate the feasibility and the efficiency of the model.     

随机激励下四自由度车辆-道路耦合系统动力分析

采用四自由度车辆模型,以 Gauss平稳随机过程模拟路面的不平整度,编制程序得到不同路面等级下的不平整度序列;并将车辆和道路看作一个相互作用的整体系统,建立了车辆 道路耦合系统的动力平衡方程.在对车辆施加随机激励时,为了简化分析过程,避开以往研究中使用随机振动理论求解动轮胎力的复杂性,将得到的路面不平整度序列,直接以向量的形式输入到所建立的动力平衡方程中.基于增量形式的Newmark-β法开发了一个MATLAB程序对该方程进行求解.并对所提出的理论模型进行了试验验证,证明了模型的可靠性.随后,通过一个实例,分析了车速变化、路面等级变化对车辆动荷载系数和车体垂向加速度的影响.最后,对不同路基刚度对车辆振动特性的影响规律进行了探讨.     

基于半马尔科夫过程的逻辑门可靠性分析

动态故障树分析方法是在静态故障树的基础上拓展而来的自上而下的图形化演绎技术,可以很好地对具有复杂失效行为和交互作用的系统进行建模,进而分析系统的可靠性。本文从动态故障树逻辑门的可靠性建模与分析入手,结合半马尔科夫过程原理,将动态逻辑门转化为半马尔科夫链。其次给出在半马尔科夫链中动态逻辑门输出事件的发生概率和系统可靠性的计算公式。提出各种逻辑门到半马尔科夫链的通用转化模型,通过更改通用模型中的相关参数,将逻辑门转化为半马尔科夫链。最后,基于半马尔科夫过程求解动态逻辑门输出事件的发生概率,以动态优先与门、顺序相关门和备件门为例,并给出系统可靠性的计算公式。     

春小麦水分敏感指数与有限水量生育期的最优分配

通过不同的受旱处理，确定了Jensen模型中的春小麦水分敏感指数。介绍了运用生态规划模型实现有限水量生育期最优分配的方法与步骤，并以辽西地区春小麦为例，确定了不同初始含水量和生育期可利用灌溉水量下的最优分配决策。     

Multivariate reliability modelling based on dependent dynamic shock models

In this paper, we stochastically model positively dependent multivariate reliability distributions based on stochastically dependent dynamic shock models. In the first part, we consider a shock model with delayed failures. This shock model will be used to construct a class of absolutely continuous multivariate reliability distributions. Explicit parametric forms for the multivariate reliability functions are suggested. Multivariate ageing properties and dependence structures of the class are discussed as well. In the second part, we obtain two types of absolutely continuous multivariate exponential distributions based on further generalized shock models.