多重多级子结构方法与模态综合法的对比研究

利用高精度多重多级子结构方法与传统的动力子结构模态综合法（MSC.Nastran超单元法）进行对比研究．该算法采用Lanczos方法与子结构周游树技术,考虑了各子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法精度得到显著提高,并与不作凝聚的单一整体结构分析具有相同的计算精度．数值结果表明多重多级子结构方法相比于模态综合法在子结构划分及多层次调用上更为灵活,计算结果不受复杂子结构划分方式的限制和出口点选取的影响,在高阶频率的计算方面精度更好．     

基于阻抗函数的土-基础-风机支撑结构地震响应建模方法

利用Chebyshev复多项式在数值拟合中的优越性以及递归函数理论,将风机基础的频域阻抗函数等效为可直接用于结构时域分析的Chebyshev递归集总参数模型.并根据d'Alembert(达朗伯尔)原理和时域逐步积分法,利用模型的递归特性编制了地震作用下求解土-基础-风机支撑结构时程响应的通用程序,通过对比算例验证了程序的有效性和优越性.最后对一个长桩群基础上的风机支撑结构进行了数值计算,研究表明本模型解决了集总参数模型高阶数值震荡的问题,并在求解风机支撑结构地震响应分析中具有稳定性好、通用性强的优点.     

求解周期性分段线性系统动态响应的高效数值方法

基于参变量变分原理,提出了一种求解具有大量间隙弹簧的周期性分段线性系统动态响应的高效率数值方法.通过参变量变分原理来描述间隙弹簧,将复杂的非线性动力问题转化为线性互补问题求解,避免了求解过程中的迭代和刚度阵更新,该算法能准确判断间隙弹簧的压缩和松弛状态.基于结构的周期性和能量传播速度的有限性,提出了一种求解系统动态响应的高效率精细积分方法.该算法指出周期结构的矩阵指数中存在大量的相同元素和零元素,从而不需要重复计算和存储这部分元素,节省了计算量并降低了计算机存储要求.分析了一个五自由度分段线性系统在简谐荷载作用下的动力学行为,包括稳定的周期运动、准周期运动和混沌运动.通过与Runge-Kutta方法的比较,该文方法的正确性和高效率得到了验证.     

结构—饱和土壤相互作用的固结有限元分析

讨论了结构与饱和土壤相互作用的固结分析问题.对于结构利用多重子结构分析技术实现向饱和土交界面上的凝聚.从而建立了结构与饱和土壤相互作用的固结控制方程.文中给出了问题求解的一次性算法方案,采取压力主从关系的手段处理边界上的不排水条件.文末给出数值算例.本文工作为大型结构与土体相互作用固结分析研究工作的深入创造了条件.     

有限长周期结构的密集特征值

基于单胞结构的特征值问题,给出了有限长周期结构特征值分布范围的估计,基于固体物理中的能带理论,给出了一维有限长周期结构特征值分布范围的更精细估计．通过分析有限长周期结构特征值的分布范围,阐述了密集特征值出现的原因．分析结果表明,对于有限长周期结构,结构的单胞数目越大,其特征值分布会越密集．数值算例验证了该文的结论．     

基于非均匀变异的进化算法对高维多峰函数的收敛性分析

对基于非均匀变异算子的进化算法的实验和机理分析已经证明了该算法模型的良好特性,最近基于非均匀变异算子的进化算法模型求解一维多峰函数问题的收敛性已经得到证明.基于马尔科夫过程理论,对基于非均匀变异算子的一般性进化算法模型和一般性高维多峰函数的收敛性给出证明,并基于典型算例与同类典型算法进行性能比较,数值试验表明算法模型具有很好的性能表现和应用前景.     

平台—群柱基础对浪流冲击的动力反应分析

本文研究平台-群柱基础系统对浪流冲击的动力反应分析.文中考虑了群柱基础与水流和地基土的动力相互作用,由解析法给出了系统对浪流力激励的动力响应分析,给出了算例的位移响应结果,并讨论了系统参数对动力特性的影响.     

M/M/c休假排队系统稳态分布的数值计算

从数值计算角度研究M/M/c休假排队系统稳定状态的概率分布.采用GMRES方法求解概率分布向量所满足的大型线性方程,构造了一个循环预处理算子加速GMRES方法的收敛.数值实例验证了该算法的优越性.     

信息熵方程求解算法及其应用

给定一个离散且有限随机变量的信息熵,求其对应的概率分布需要解多元非线性方程,文中提出了一个将n元信息熵方程化为至多(n-1)个一元非线性方程求解的算法,证明了算法的正确性,给出了算法误差估计;运用熵方程求解算法设计了一种基于信息熵的文本数字水印方案.     

负压激励下含椭圆孔高弹体的屈曲分析

基于数值模拟与理论分析,研究了含周期性椭圆孔二维结构的屈曲行为。针对不同的屈曲模态,建立理论模型进行模态分析。结果表明,改变孔的几何参数,椭圆孔结构的屈曲模态会随之发生转换,理论分析与数值结果吻合良好。此外,在数值模拟中,与位移加载不同,负压激励下的单胞需要考虑力边界条件的修正,以确保其满足完备性条件。已有工作在单胞选择中常存在问题,导致错误结果。针对上述问题研究了不同单胞所对应的边界条件,并结合有限结构进行了分析与讨论。     

Dynamic Responses Analysis of Bridges With Uncertain Parameters Under Moving Loads北大核心CSCD

针对具有不确定参数桥梁在移动荷载作用下的动力响应分析,首次建立了移动荷载作用下桥梁响应分析的多项式维数分解法.将结构的不确定参数视为独立的随机变量,构造了结构动力响应关于不确定参数的随机函数;进而采用一组变量数目逐次增加的成员函数实现结构动力响应的维数分解,并利用Fourier多项式展开推导成员函数的近似显式表达.通过降维积分方法降低概率空间内的积分维度,高效地实现了展开系数的计算.在数值算例中,进行了具有不确定参数桥梁在移动荷载作用下的响应估计,并与Monte-Carlo模拟进行对比,验证了该文方法的精确性和效率.     

基于指数型核函数的线性规划原始对偶内点算法

给出线性规划原始对偶内点算法的一个单变量指数型核函数.首先研究了这个指数型核函数的性质以及其对应的障碍函数.其次,基于这个指数型核函数,设计了求解线性规划问题的原始对偶内点算法,得到了目前小步算法最好的理论迭代界.最后,通过数值算例比较了基于指数型核函数的原始对偶内点算法和基于对数型核函数的原始对偶内点算法的计算效果.     

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.     

考虑空间效应的多支撑管线随机地震响应分析

提出了一种能考虑地震动空间变化效应的多支撑管线随机地震响应分析的解析方法.证明了多点地震作用下结构的平稳随机响应分析可转化为求解支座简谐运动时的确定性响应,直接给出了含有待定系数的简谐响应的形式,并通过边界条件和连续性条件建立待定系数的求解方程.与拟静位移分解法相比,该方法不用计算结构的振型以及拟静位移分量,完全是基于解析推导,因此在计算效率方面优势明显.数值算例中,采用该方法和拟静位移分解法计算了一个6跨管线在空间多点地震作用下的随机响应,对比验证了方法的正确性和高效性.     

不可压饱和多孔弹性杆动力响应的多辛方法

研究了不可压饱和多孔弹性杆的一维动力响应问题.基于多孔介质理论,在流相和固相微观不可压、固相骨架小变形的假定下,建立了不可压流体饱和多孔弹性杆一维轴向动力响应的数学模型.利用Hamilton空间体系的多辛理论,构造了不可压饱和多孔弹性杆轴向振动方程的多辛形式及其多种局部守恒律.采用中点Box离散方法得到轴向振动方程的多辛离散格式和局部能量守恒律以及局部动量守恒律的离散格式;数值模拟了不可压饱和多孔弹性杆的轴向振动过程,记录了每一时间步的局部能量数值误差和局部动量数值误差.结果表明,已构造的多辛离散格式具有很高的精确性和较长时间的数值稳定性,这为解决饱和多孔介质的动力响应问题提供了新的途径.     

非线性系统动力分析的模态综合技术

各种模态综合方法已广泛应用于线性结构的动力分析,但是,一般都不适用于非线性系统. 本文基于[20][21]提出的方法,将一种模态综合技术推广到非线性系统的动力分析.该法应用于具有连接件耦合的复杂结构系统,以往把连接件简化为线性弹簧和阻尼器.事实上,这些连接件通常具有非线性弹性和非线性阻尼特性.例如,分段线性弹簧、软特性或硬特性弹簧、库伦阻尼、弹塑性滞后阻尼等.但就各部件而言,仍属线性系统.可以通过计算或试验或兼由两者得到一组各部件的独立的自由界面主模态信息,且只保留低阶主模态.通过连接件的非线性耦合力,集合各部件运动方程而建立成总体的非线性振动方程.这样问题就成为缩减了自由度的非线性求解方程,可以达到节省计算机的存贮和运行时间的目的.对于阶次很高的非线性系统,若能缩减足够的自由度,那么问题就可在普通的计算机上得以解决. 由于一般多自由度非线性振动系统的复杂性,一般而言,这种非线性方程很难找到精确解.因此,对于任意激励下系统的瞬态响应,可以采用数值计算方法求解缩减的非线性方程.     

鲁棒稀疏重构问题的凝聚同伦算法

鲁棒稀疏重构问题是信号处理领域的重要问题,该问题的数学本质是一个NP难的数学优化问题.同伦算法是一类典型的路径跟踪算法,该算法是解非线性问题的一类成熟算法,具有全局收敛性,且易于并行实现.本文考虑同伦算法在鲁棒稀疏重构问题中的数值求解.基于l_∞范数及罚函数策略,我们首先将原始的基于l_0范数的最优化模型,转化为含参数的无约束极大极小值问题,进而构造凝聚函数光滑化模型中的极大值函数,并构造凝聚同伦算法数值求解.数值仿真实验验证了新方法的有效性,为大规模鲁棒重构问题的并行化数值求解奠定基础.     

求解二维Euler方程的旋转通量混合格式

为提高求解二维Euler方程数值结果的分辨率,提出了一种旋转通量混合格式.该算法采用旋转通量法的类一维处理思想,通量函数选用满足热力学第二定律的熵稳定数值通量和具有良好鲁棒性的HLL数值通量耦合的混合格式,时间方向采用三阶强稳定Runge-Kutta方法进行推进.该旋转通量混合格式具有结构简单、分辨率高的优点,数值结果表明了该算法的良好特性.     

损伤对粘弹性矩形板非线性动力特性的影响

研究了考虑损伤效应的粘弹性矩形板在横向周期载荷作用下的非线性动力学问题．基于Von Karman方程、Boltzmann叠加原理和连续损伤力学理论,建立了以中面位移表示的考虑损伤效应的粘弹性薄板的非线性动力学方程,然后,应用有限差分法和Newmark法进行求解,并与相应的文献作出了比较．具体讨论了外载荷参数和板的几何尺寸对含损伤效应的粘弹性板非线性动力响应的影响．数值结果表明,考虑损伤效应时,结构的非线性动力响应会发生显著的变化．     

不用求导含参数的三阶收敛迭代方法

基于弦截法和Steffensen迭代法,本文提出了求解非线性方程f(x)=0的两种带有参数的迭代算法,这两种算法不带有导数,且经过收敛性分析证明至少是三阶收敛的,最后用数值试验验证了本文两种迭代算法的有效性和优越性.