用优化比较方程的核判别大系统的稳定性

采用K类函数法从非线性大系统集结出损失最小（相对已取得的矢量Lyapunov函数而言）的比较方程（自治非线性的）,并从中取出相对简单的核方程。对后者以单调倾负曲线为脊柱构造了箱体Lyapunov函数,判定了大系统的渐近稳定性。所得判据是核方程已知量的代数显式,便于应用。     

多自由度非线性随机系统的响应与稳定性

响应与稳定性分析一直是随机动力学研究的热点, 发展预测随机响应及判定系统响应性态的方法具有重要的科学意义与广阔的应用前景. 本文综述了有关多自由度非线性随机系统的响应与稳定性的研究. 首先简介用于随机系统响应预测的Fokker-Planck-Kolmogorov方程法、随机平均法、等效线性化法、等效非线性系统法和Monte Carlo模拟法, 评述其优缺点, 进而讨论了多自由度非线性随机系统响应的精确平稳解、近似瞬态解的研究现状. 然后介绍了随机系统稳定性分析的两类方法, 即Lyapunov函数法及Lyapunov指数法,并综述了多自由度非线性随机系统稳定性分析的研究现状. 最后给出几点发展建议.     

升阶试函数族在矩形板大挠度问题中的应用

为解决加权残值法求近似解的计算精度问题，将摄动法与加权残值法相结合，首先以板中心挠度为摄动参数进行摄动，将矩形板大挠度非线性偏微分方程组分解为线性偏微分方程组，然后用最小二乘法求解．求解中构造并应用了可以由控制参数，调节的升阶试函数族，计算结果与实验结果基本一致，与以前的研究比较，计算精度明显提高．该方法对于寻求最佳试函数和最佳近似值是一种有效的方法．     

Bautin系统的Lyapunov量复算法

Lyapunov量(及与之等价的焦点量)在平面向量场的定性理论和分岔理论中占有非常的地位对研究微分方程的稳定性有重要作用;它是判断原点是否为细焦点或中心的一种经典手段;也可以用来判断由退化Hopf分岔所产生的极限环个数,与著名的Hilbert第16问题有密切的关系.Lyapunov量复算法是得到焦点的一种好方法.本文主要研究Bautin系统的Lyapunov量复算法.借助于计算工具Maple数学软件,运用Lyapunov量复算法计算了这一系统的Lyapunov量,并证明了细焦点的阶数最高为3.本文的研究所具有的优点是采用有效简捷的算法,给出相关结果的新的证明.本文结果可用于该系统在原点的极限环个数的判定,对该系统的极限环分岔研究有重要的理论指导意义.     

结构可靠度FORM方法的混沌动力学分析

引入混沌动力学理论讨论了FORM收敛失败的非线性动力学根源. 给出了几个典 型函数在参数区间上的可靠指标分岔图，展示了极限状态函数经过FORM迭代成为 非线性映射后计算结果的周期振荡、分岔和混沌等复杂动力学现象，计算了非线性映射的 Lyapunov指数. 结果表明，极限状态函数设计点的曲率大小与FORM的收敛性没有简单的联 系，判别FORM迭代计算收敛性的指标是非线性映射的Lyapunov指数.     

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Liapunov理论的结构非线性振动的混合控制

研究了地震激励下高层建筑进入塑性阶段后，结构非线性振动的混合控制问题。高层建筑简化为剪力墙形式，具有非线性滞变恢复力。采用被动基础隔振和主动控制力相结合的策略，对结构的非线性振动进行混合控制。基于Liapunov第二法，从系统的能量角度出发进行稳定性分析，找到控制系统的Liapunov函数，本着工程抗震设计中安全与经济的原则，应用允许结构反应进入非线性或塑性阶段的理论，判定所提出的混合控制方法具有Liapunov意义下的稳定。     

非线性粘弹性梁在随动载荷作用下的混沌运动

计及材料的非线性弹性和粘性性质，研究了悬臂梁在自由端受随动载荷作用时的混沌运动，导出了相应的非线性动力方程，利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ函数法，结合Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射、相平面轨迹和时程曲线判定系统是否处于混沌状态，并对系统通向混沌的道路进行了讨论．     

超越摄动:同伦分析方法基本思想及其应用

介绍一种新的、求解强非线性问题解析近似的一般方法------同伦分析方法.该方法从根本上克服了摄动理论对小参数的过分依赖, 其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关, 因此,适用范围广.此外, 不同于所有其他解析近似方法,同伦分析方法提供了一个简单的途径, 确保所得到的级数解收敛, 从而获得足够精确的解析近似.而且, 不同于所有其他解析近似方法, 同伦分析方法(HAM)提供了选取基函数之自由, 从而可以选择较好的基函数, 更有效地逼近问题的解.同伦分析方法为非线性问题的解析近似求解提供了一个全新的思路, 为非线性问题(特别是不含小参数的强非线性问题)的求解开辟了一个全新的途径.简要描述同伦分析方法的基本思想, 其在非线性力学、物理、化学、生物、金融、工程和计算数学等领域的应用举例, 以及与摄动方法、Lyapunov 人工小参数法、$\delta$展开法、Adomian 分解法、同伦摄动方法之区别和联系.      

非线性粘弹性板条高速运动时的混沌现象

本文考虑材料的粘性和非线性弹性性质，研究了高速运动时板条的混沌运动，建立了相应的非线性动力方程，利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ函数法给出发生混沌的临界条件，结合Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射，相平面轨迹及时程曲线判定系统是否处于混沌状态，并对通向混沌的道路进行了讨论。     

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。     

受热双层圆薄板的混沌运动

考虑几何非线性和均匀静态温度的影响,研究了双层圆薄板在周期时变横向载荷作用下的混沌现象。首先采用Galerkin法得到了双层板关于时间的非线性动力学方程,而后利用Melnikov函数法,从理论上研究了双层板发生混沌的临界条件及参数范围。最后以某热致微型泵的驱动膜片为例,借助于计算机代数系统Maple进行定量搜索与模拟,并利用Poincaré映射和相平面轨迹以及Lyapunov指数等加以判断,结果表明受热双层板在非线性强迫振动时存在复杂的混沌运动。     

反平面V形切口塑性应力奇异性分析

论文提出了用插值矩阵法计算幂硬化塑性材料反平面V形切口和裂纹尖端区域的应力奇异性.首先在切口和裂纹尖端区域采用自尖端径向度量的渐近位移场假设,将其代入塑性全量理论的基本微分方程后,推导出包含应力奇异性特征指数和特征角函数的非线性常微分方程特征值问题.然后采用插值矩阵法迭代求解导出的控制方程,得到一般的塑性材料反平面V形切口和裂纹的前若干阶应力奇异阶和相应的特征角函数,该法的重要优点是以上求解的特征角函数和它们各阶导函数具有同阶精度,并且一次性地求出前若干阶特征对.同时,插值矩阵法计算量小,易于和其他方法联合使用,这些优点在后续求解尖端区域完全应力场非常优越.论文方法的计算结果与现有结果对照,发现吻合良好,表明了论文方法的有效性.     

强非线性动力系统周期解分析

给出一类强非线性动力系统周期解存在性，唯一性和稳定性的简易差别法以及周期解的摄动法。本差别法把问题归结为干扰力在相应的未扰系统振动周期上的功函数及其导数的讨论，其限制条件比现有结果弱。本摄动法可以认为是经典Ｌｉｎｄｓｔｅｄｔ－Ｐｏｉｎｃａｒｅ（Ｌ－Ｐ）法在强非线性振动系统的推广。它与Ｌ－Ｐ法的主要区别在于假设系统的振动频率为相角的非线性函数。     

斜拉桥拉索-阻尼器系统非线性响应分析

考虑索的抗弯刚度、垂度及几何非线性的影响，得出了索一阻尼器系统的空间非线性振动偏微分方程，用中心差分法将微分方程在空间内离散，导出了系统的非线性振动常微分方程组。结合Newmark法及虚拟力法提出了一种用于求解非线性振动瞬态响应的杂交分析算法。并以典型的斜拉桥拉索为研究对象，给出了数值算例，并与Runge—Kutta直接积分法进行了比较，说明了杂交算法的准确性及有效性。     

Duffing方程的分段求解方法

因为Duffing方程带有占εx^3项，难以用分析法求解，为了解决这一问题。研究人员已经做了很多努力，目前，比较有效的求解方法主要有：摄动法、三级数法、谐波平衡法、多尺度法等。本文尝试了在时域上分段求解的方法，即在一定的初始条件下将非线性项展开为多项式。把原方程近似地用线性非齐次常微分方程代替，运用解析法分段求解．本文还探讨了计算稳定性的判定方法。     

二次非线性粘弹性圆板的2/1+3/1超谐解

计及材料的非线性弹性和粘性性质，研究了圆板在简谐载荷作用下的2／1＋3／1超谐解，导出了相应的非线性动力方程。提出一类强非线性动力系统的叠加－叠代谐波平衡法。将描述动力系统的二阶常微分方程，化为基本解为未知函数的基本微分方程；及分岔解为未知函数的增量微分方程。通过叠加－迭代谐波平衡法得出了圆板的2／1＋3／1超谐解。对叠加迭代谐波平衡法和数值积分法进行了比较，两者结果吻合很高。并且讨论了2／1＋3／1超谐解的渐近稳定性。     

周边嵌入弹性圆薄板非线性自由振动直接摄动解法

采用弹性圆薄板中心无量纲振幅和板厚与半径的比值为参数。将挠度、应力函数对半径的导数以及自由振动频率展开为双参数的幂级数。用直接摄动法获得各级递推线性偏微分方程。应用变分法求得各级递推方程的近似解，从而给出弹性圆薄板非线性自由振动频率的基本公式。     

蠕变损伤问题的有效模量法及差分解

本文在蠕变损伤问题中，以有效模量法将损伤变量引入本构方程，给出相应非线性问题的差分解；并将结果与一维实验数据及有效应力法的结果进行了比较。     

考虑材料非线性的两端固支柱后屈曲载荷优化算法

针对满足Ramberg-Osgood本构关系的6082-T6铝合金固支柱的后屈曲问题进行了研究。利用泰勒展开式得到了用于计算横截面上弯矩的应力显式表达式，并通过弯矩-曲率关系导出了用剪力表示的控制方程。由于同时考虑材料非线性和几何非线性，此时控制方程为二阶非线性微分方程，本文提出了求解包含屈曲载荷的控制方程的优化算法。以屈曲载荷和固支端处的曲率为设计变量，以固支柱中点处的转角和挠度形成目标函数。利用进退法和黄金分割法改变设计变量的值，通过程序中包含的R-K法输出不同的结果，然后将输出的结果代入到目标函数中进行比较，获得包含目标函数极小值的最小区间，最终实现了对满足计算精度的设计变量值的确定。相较于打靶法复杂的分析过程，该优化算法优化过程简单，计算速度较快。为了验证本文算法的正确性，与两端固支6082-T6铝合金柱后屈曲时的数值解进行了对比。