车桥系统的耦合振动

通过用正弦波形模拟桥面的不平和考虑移动车辆-桥梁间的相互作用,在Euler-Bernoulli梁理论的基础上建立了一种车桥系统的耦合振动模型．利用模态分析法和Runge-Kutta法对模型进行数值求解,获得了车桥系统耦合振动的动态响应和共振曲线．发现车桥耦合振动的共振曲线中存在两个共振区域,一个反映主共振而另一个反映次共振．讨论了桥面不平、桥梁振型和车辆间的相互作用对系统振动的影响．数值结果表明,这些参数对系统振动的影响很大,桥面不平和振型对车桥系统耦合振动的影响不能忽略,设计车速应该远离临界车速．     

薄体结构温度场的高阶边界元分析

分析了二维问题边界元法3节点二次单元的几何特征,区分和定义了源点相对高阶单元的Ⅰ型和Ⅱ型接近度.针对二维位势问题高阶边界元中奇异积分核,构造出具有相同Ⅱ型几乎奇异性的近似核函数,在几乎奇异积分单元上分离出积分核中主导的奇异函数部分.原积分核扣除其近似核函数后消除几乎奇异性,成为正则积分核函数,并采用常规Gauss数值方法计算该正则积分;对奇异核函数的积分推导出解析公式,从而建立了一种新的边界元法高阶单元几乎奇异积分半解析算法.应用该算法计算了二维薄体结构温度场算例,计算结果表明高阶单元半解析算法能充分发挥边界元法优势,显著提高计算精度.     

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.     

基于动力响应的桥梁移动载荷识别

研究了桥梁在动荷载下的响应及其移动载荷的识别方法。将桥梁简化为空间各向同性板模型,使用解析法分析其动力响应,并采用时域法进行移动载荷的识别。通过有限元软件,对桥梁进行动力响应分析,得到桥梁危险位置的加速度时程曲线,并编写程序实现移动荷载识别的仿真计算。     

由Gurtin变分原理求解任意形状板动力响应的半解析法

该半解析法以Gurtin变分原理为基础，在空间域作有限元离散，在时间域取级数．本文研究了任意形状板时域函数的取法，使得各种支承条件，任意形状板的动力响应问题均可由本计算模式得到具有相当精度和效率的解．     

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。     

直角坐标系下黏弹性层状地基动力响应分析

基于直角坐标系下黏弹性力学的基本控制方程,运用Fourier-Laplace积分变换、解耦变换、微分方程组理论和矩阵理论,推导轴对称动荷载及非轴对称动荷载作用时黏弹性地基三维空间问题积分变换域内的解析单元刚度矩阵;根据边界条件和层间连续条件集成总刚度矩阵;求解含有总刚度矩阵方程的代数方程,得到积分变换域内相应问题的解;利用Fourier-Laplace积分逆变换得到真实物理域内的解.编制相应程序计算黏弹性层状地基动力响应与已有解答进行对比,验证了提出方法的正确性.     

动态环板元的动刚度矩阵

本文对于环形薄板单元取包含贝塞尔函数的谐振变形作为形状函数,解决了关于特殊函数的复杂积分问题.从而精确推导了环形单元的动刚度矩阵,并用直接刚度法进行了校核.接着,又着重于将封闭形式的动刚度矩阵,按频率平方的升幂式展开,得到了简洁完备的结果,以此作为结构动力特性分析和响应计算的基础.     

基于时间有限元方法的旋转柔性叶片动力学响应分析

将时间有限元方法引入到柔性多体系统的数值计算中,研究了旋转柔性叶片系统的刚-柔耦合响应问题.首先,基于非线性梁理论,建立了旋转柔性叶片系统的中心刚体-柔性梁模型,构造柔性叶片系统考虑一次近似耦合的Lagrange函数;其次,采用假设模态方法对空间坐标进行离散,建立系统的时间有限元格式;最后,通过数值实验,分析了柔性叶片的动力学响应.该方法直接构造了系统的离散积分格式,并自动保证了该格式是保辛的,因而具有较高的数值精度和稳定性.数值结果表明:时间有限元可以有效地求解旋转柔性叶片系统内低频大范围运动与高频弹性振动之间的刚-柔耦合问题.     

含孔洞有限板与加固板的连接问题的分区广义变分原理解法

本文提出了一种新的有限元解法,采用复变函数作为有限单元模式,结合运用分区广义变分原理,解决了经贴焊加固板后的含孔洞有限板应力集中系数的计算问题,得到了级数形式的解析解.计算实践表明,本方法成功地分析了加固板与含孔洞有限板在焊接线上的位移连续和内力平衡问题.由于仅需划分三个单元,故与常规有限元方法比较,本方法可大大节约计算机内存,提高精度,降低计算时间.应力集中系数和焊接线处应力的数值计算结果列于诸表之中,可供工程技术人员设计参考.     

多边形应力杂交单元的接触算法研究

针对单元较小的情况下,现有的非均匀模型难以得到精确应力场和应力集中现象的问题,采用直接约束法,提出了一种基于多边形应力杂交单元的优化接触算法.多边形应力杂交单元在应力函数的构造以及积分区域划分上的优势,使其能适应复杂的模型边界与材料边界,更易划分网格.根据上述理论研究成果编制了完整的计算程序,算例结果发现该方法能够得到粉末压制过程的宏观非线性力学响应、高精度的应力场以及明显的应力集中现象,为复杂优化问题的求解提供了有效手段.     

隔水套管波流联合作用下非线性动力响应

考虑流及波流联合作用,研究了深水套管的涡激非线性振动．将套管简化为梁模型,计及Morison非线性流体动力和涡激荷载,建立套管的涡激振动方程．采用Korolov函数求解套管的固有频率和模态,提出了计算涡激非线性动力响应的Galerkin方法,计算了160 m水深中170 m长套管的固有频率和模态,研究了流引起的主共振和波流联合引起的组合共振．计算结果表明波流联合作用下套管的动力响应明显增大,结果也揭示了波流联合激励下套管复杂的动力响应特性．     

设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法

针对纵飘体系斜拉桥现有黏滞阻尼器参数设计方法的不足,提出了更为快捷有效的分析方法.首先基于钟摆原理,采用双质点模型简化模拟纵飘斜拉桥的动力响应特征;然后基于能量耗散等效原理,提出了黏滞阻尼器的等效线性模型;最后基于结构动力学原理,建立了设置黏滞阻尼器的纵飘斜拉桥地震响应简化分析方法.在此基础上,针对某主跨392 m的纵飘斜拉桥建立了全桥分析模型,在正弦波作用下,对比分析了全桥模型、双质点简化模型数值解和解析解的计算误差.结果表明:双质点模型数值解计算结果精度较高,可以代替全桥模型的有限元计算结果;解析解与双质点数值解计算结果吻合良好,验证了双质点模型简化分析方法在理论上的可靠性;在不同地震动特性和体系周期下,三者计算误差均满足工程精度要求,表明该简化分析方法具有良好的适用性,可为阻尼器参数优化提供更简便的模型.     

非平稳Gauss环境激励下模态参数识别的新方法

结合多元连续时间自回归模型,针对受均匀调制Gauss随机激励的线性时不变系统,提出了一种时域模态识别的新方法.该方法仅从响应数据就能够识别系统的物理参数.首先把结构动力学方程转化为一个3阶的连续时间自回归模型;接着基于在非常短的时间段内均匀调制函数接近于一个常数矩阵以及随机微分方程强解的性质,得到均匀调制函数的估计, 并针对两种特殊情况进行讨论;然后利用Girsanov定理,对条件似然函数进行极大化,得到物理参数的精确极大似然估计.数值结果表明,该估计不仅具有极高的精度和稳健性,而且计算效率非常高.     

抛物方程时间连续有限元全离散格式的超收敛性

利用张量积分解和时间方向单元正交分解,证明了线性抛物型方程的时间连续全离散有限元在单元节点和内部的特征点的超收敛性.并用连续有限元计算了非线性Schrodinger方程,验证了能量的守恒性.计算结果与理论相吻合.     

轴对称Poisson方程的Trefftz有限元解法

将径向基函数应用到一类轴对称Poisson方程的数值求解中,提出了一种Trefftz有限元计算格式.非0右端项将问题的特解引入Trefftz单元域内场,致使单元刚度方程涉及区域积分.利用径向基函数对特解近似处理,可消除区域积分,从而保持Trefftz有限元法只含边界积分的优势.为获得特解,选取求解域内所有单元的节点和形心作为基本插值点,而在求解域之外构造一个虚拟边界,在其上布置一定数目的虚拟点作为额外插值点.数值算例验证了该方法的有效性和可行性.     

车桥耦合系统随机振动的时域显式解法

在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表达式.在此基础上,即可直接利用统计矩运算法则,获得车桥接触力的统计矩演化规律,并进一步计算车辆系统和桥梁系统关键响应的演变统计矩.此外,也可以基于车桥接触力关于桥面不平顺的显式表达式,高效地进行随机模拟（即Monte Carlo模拟, MCS）,以获得车桥耦合系统关键响应的演变统计矩及其他统计信息.在上述过程中,由于实现了车桥耦合系统物理演变机制和概率演化规律的相对分离,在响应统计矩计算中,无需反复求解车桥耦合系统的运动微分方程,且可以仅针对车桥接触力及其他所关注的关键响应开展降维计算,大幅提高了车桥耦合系统随机振动的计算效率.数值算例表明,所提出的方法具有理想的计算精度和计算效率.     

Poincaré非线性振动理论在连续介质力学中的推广(Ⅱ)——若干应用

文本是文[1]的继续.文[1]中,提出和建议使用非线性偏微分方程直接摄动与加权积分方程法,计算连续介质系统的共振与非共振周期解.本文中,应用该方法计算了定跨度弹性梁在各种常见边界条件下强迫振动的共振与非共振周期解,方板在集中周期荷载作用下的共振周期解.指出了,非主振型对非线性振动周期解的影响及静荷载对幅频特性曲线的影响.     

前向正则模糊神经网络依K-积分模的泛逼近能力

针对前向正则模糊神经网络引进K-拟可加积分和K-积分模概念,应用积分转换定理研究了该网络在K-积分模意义下对模糊值简单函数类的泛逼近能力,进而在有限K-拟可加测度空间上,借助模糊值简单函数为桥梁获得了前向正则模糊神经网络依K-积分模对(u)-可积有界模糊值函数类仍具有泛逼近性.该结果表明前向正则模糊神经网络对连续模糊系统的逼近能力可以推广为对一般可积系统的逼近能力.     

稠密稀疏N体问题解析函数近似计算

考虑粒子相互作用的N体问题解析函数近似计算,建立了粒子稠密和稀疏区域的数学模型,用多重积分表示粒子相互作用径向分布函数的解析表达式,得到了稀疏区域到稠密球域的分析解,计算了蛋白质的径向函数.在球外粒子数M=100,球内粒子数为N=2000的工况下,计算误差小于千分之二,计算时间远小于直接计算时间.