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相似文献
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1.
加权残数法解固体力学问题   总被引:7,自引:0,他引:7  
加权残数法的概念大量的应用科学和工程问题往往归结为根据一定的边界条件和初值条件等来解所谓定解微分方程式.加权残数法 MWR(Method of Weighted Residuals)是一种数学方法,它可以直接从微分方程式中求得近似的解.其方法须先假设一个称为试函数的近似函数,引入微分方程式及边界条件,自然由于满足不了而出现了误差,称为残数.然后再选择一定的权函数与残数相乘要求它 ...  相似文献   

2.
与传统整数阶比例-积分-微分(PID)控制器相比,分数阶比例-积分-微分控制器由于增加了两个控制参数,因此能够更灵活地控制受控对象.研究了基于速度反馈分数阶比例-积分-微分控制的达芬振子的主共振,利用平均法获得了系统的近似解析解.研究发现分数阶比例-积分-微分控制器的比例环节以等效线性阻尼的形式影响系统的共振振幅,积分环节以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,微分环节以等效线性阻尼和等效质量的形式影响系统的动力学特性.建立了主共振幅频响应方程的解析表达式和稳定性判断准则,并对主共振幅频响应的近似解析解和数值解进行了比较,二者吻合良好,验证了求解过程和近似解析解的正确性.分析了分数阶比例-积分-微分控制器的比例环节系数、积分环节系数、微分环节系数以及分数阶阶次变化时,对系统主共振幅频响应的影响.对分数阶比例-积分-微分控制器与传统整数阶比例-积分-微分控制器的控制效果进行了对比,发现当控制器各个环节的系数相同时,基于速度反馈的分数阶比例-积分-微分控制对达芬振子主共振的控制效果要优于传统整数阶比例-积分-微分控制.   相似文献   

3.
轴向均布载荷下压杆稳定问题的DQ解   总被引:1,自引:1,他引:1  
叙述了微分求积法(differential quadrature method)的一般方法,研究用微分求积法求解在均布轴向载荷下细长杆的稳定问题.通过Newton-Raphson法求解非线性方程组,以及对问题进行线性假设后求解广义特征值方程,得到了精度很高的后屈曲挠度数值和临界载荷数值.与解析解和其他近似解相比,微分求积法具有较高的精度和简便性.  相似文献   

4.
直角平面区域内固定圆形刚性夹杂问题的Green函数解   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用复变函数法、多极坐标移动技术研究了直角平面区域内含有固定圆形夹杂时的反平面问题Green函数解.首先构造出不含夹杂的完整直角平面区域内满足边界应力条件的入射位移场;其次,建立直角平面区域内固定圆形夹杂对该入射场产生的满足直角边界应力自由条件的散射波解,并由叠加原理得到介质内的总波场.最后利用夹杂边界处的位移条件确定出散射波解中的未知系数,最终得到问题的Green函数解,还通过算例讨论了夹杂边界处的径向应力和环向应力随不同波数、角度和不同夹杂位置及不同点源位置的变化情况.算例结果表明了该文方法的有效实用性.  相似文献   

5.
各向异性体内多个夹杂对反平面波的散射   总被引:1,自引:2,他引:1  
本文导出了各向异性介质反平面剪切运动的基本解。在此基础上引用等效体力及二维亥维赛函数建立了内含多个任意形状夹杂(空洞)时散射位移场的积分方程。针对两个异质物情形运用Born近似理论讨论了散射远场。同时定义和推导了微分横截线,并给出了计算实例。  相似文献   

6.
研究了含分数阶微分项的Duffing振子的超谐共振,通过平均法得到了系统的一阶近似解. 提出了超谐共振时等效线性 阻尼和等效线性刚度的概念,分析了分数阶微分项的系数和阶次对等效线性阻尼和等效线性刚度的影响. 建立了超谐共振解的幅频曲线的解析表达式和稳定性判断准则,对分数阶Duffing振子与传统整数阶Duffing振子的超谐共振解进行了比较. 最后通过数值仿真研究了分数阶微分项的参数对超谐共振幅频曲线的影响.  相似文献   

7.
姜源  申永军  温少芳  杨绍普 《力学学报》2017,49(5):1008-1019
研究了含分数阶微分项的达芬(Duffing)振子的超谐与亚谐联合共振.采用平均法得到了系统的一阶近似解析解,提出了超、亚谐联合共振时等效线性阻尼和等效线性刚度的概念.建立了联合共振定常解幅频曲线的解析表达式,并对联合共振幅频响应的近似解析解和数值解进行了比较,二者吻合良好,证明了求解过程及近似解析解的正确性.然后,将等效线性阻尼和等效线性刚度的概念与传统整数阶系统进行比较,证明分数阶微分项不仅起着阻尼的作用同时还起着刚度的作用.最后,通过数值仿真研究了不同的分数阶微分项系数和阶次对联合共振幅频曲线多值性和跳跃现象的影响,并与单一频率下超谐共振或亚谐共振进行了对比.研究发现,分数阶微分项系数与阶次不仅影响着系统的响应幅值、共振频率,同时还对系统的周期解个数、发生区域面积、发生先后等有重要影响.并且,在不同的基本参数下该系统分别表现出单独超谐共振、单独亚谐共振以及超谐共振和亚谐共振同时存在的现象.这些结果对系统动力学特性的研究具有重要意义.  相似文献   

8.
周远  唐有绮  刘星光 《力学学报》2019,51(6):1897-1904
黏弹性阻尼一直是轴向运动系统的研究热点之一.以往研究轴向运动系统大都没有考虑黏弹性阻尼的影响.但在工程实际中, 存在黏弹性阻尼的轴向运动体系更为普遍.本文研究了黏弹性阻尼作用下轴向运动Timoshenko梁的振动特性.首先, 采用广义Hamilton原理给出了轴向运动黏弹性Timoshenko梁的动力学方程组和相应的简支边界条件.其次, 应用直接多尺度法得到了轴速和相关参数的对应关系, 给出了前两阶固有频率和衰减系数在黏弹性作用下的近似解析解.最后, 采用微分求积法分析了在有无黏弹性作用下前两阶固有频率和衰减系数随轴速的变化; 给出了前两阶固有频率和衰减系数在黏弹性作用下的近似数值解, 验证了近似解析解的有效性.结果表明: 随着轴速的增大, 梁的固有频率逐渐减小.梁的固有频率和衰减系数随着黏弹性系数的增大而逐渐减小, 其中衰减系数与黏弹性系数成正比关系, 黏弹性系数对第一阶衰减系数和固有频率的影响很小, 对第二阶衰减系数和固有频率的影响较大.   相似文献   

9.
压电材料反平面应变状态的任意形状夹杂问题   总被引:4,自引:0,他引:4  
应用复函数的Faber级数展开方法,分析了含任意形状夹杂的压电材料反平面应变问题,给出了问题的复势函数解。利用这个解,具体讨论了椭圆形夹杂及其极限(几何方面与物理方面)问题。并给出了三角形、正方形夹杂的近似结果。其特例结果与早期工作一致  相似文献   

10.
本文选取圆薄板中心点挠度与中心厚度之比的倒数为第一小参数,设定板厚变化的指数具有一个小参数系数,采用双参数摄动并以 Hencky 薄膜解作为外场解的一级近似,求出外场解的二级近似解,再用内层坐标求得相应的各级内层解,用合成展开法求解变厚度圆薄板在均布载荷作用下的大挠度问题.文中还首次给出了变厚度薄膜解.  相似文献   

11.
This paper presents a general result on approximate conservation laws of perturbed partial differential equations. A method of constructing approximate conservation laws to systems of perturbed partial differential equations is given, which is based on approximate Noether symmetries of approximate and standard adjoint systems of the original system. The relationship between the Noether symmetry operators of approximate and standard adjoint system is established. As a result, the approach is applied to the perturbed wave equation and the perturbed KdV equation.  相似文献   

12.
Impact dynamics of multi-rigid-body systems with joint friction is considered. Based on the traditional approximate assumption dealing with impact problem,a general numerical method called the sliding state stepping algorithm is introduced.This method can avoid difficulties in solving differential equations with variable scale and its result can avoid energy inconsistency before and after impact from considering complexily of tangential sliding mode.An example is given to describe details using this algorithm.  相似文献   

13.
本文使用严格的边界条件,对理想弹性压杆的临界力重新定义。采用挠曲线近似微分方程方法和能量法给出了临界力的极限表达形式,解决了细  相似文献   

14.
首先基于能量变分原理,给出了同时考虑初始纵向、横向荷载效应情况下板的应变能表达、动力平衡微分方程及单元刚度矩阵。再以动力平衡微分方程为基础,运用伽辽金法解得四种典型板同时考虑初始纵向、横向荷载效应的基频近似解,并运用瑞利法解得简支矩形板考虑初始纵向、横向荷载效应的前三阶频率近似解。然后相互验证了考虑初始纵向、横向荷载效应的板单元刚度矩阵和频率近似解的正确性,并进一步分析了初始纵向、横向荷载及相关因素对板自振频率的影响。结果表明,考虑初始纵向、横向荷载效应后,板的自振频率主要受初始纵向荷载、初始横向荷载、板的厚度及边界条件等因素的影响;初始纵向、横向荷载效应对板的基频影响明显于高阶频率;初始纵向、横向荷载对板的自振频率影响分别呈线性和抛物线规律。  相似文献   

15.
An analytical approach is developed for nonlinear free vibration of a conservative, two-degree-of-freedom mass–spring system having linear and nonlinear stiffnesses. The main contribution of the proposed approach is twofold. First, it introduces the transformation of two nonlinear differential equations of a two-mass system using suitable intermediate variables into a single nonlinear differential equation and, more significantly, the treatment a nonlinear differential system by linearization coupled with Newton’s method and harmonic balance method. New and accurate higher-order analytical approximate solutions for the nonlinear system are established. After solving the nonlinear differential equation, the displacement of two-mass system can be obtained directly from the governing linear second-order differential equation. Unlike the common perturbation method, this higher-order Newton–harmonic balance (NHB) method is valid for weak as well as strong nonlinear oscillation systems. On the other hand, the new approach yields simple approximate analytical expressions valid for small as well as large amplitudes of oscillation unlike the classical harmonic balance method which results in complicated algebraic equations requiring further numerical analysis. In short, this new approach yields extended scope of applicability, simplicity, flexibility in application, and avoidance of complicated numerical integration as compared to the previous approaches such as the perturbation and the classical harmonic balance methods. Two examples of nonlinear two-degree-of-freedom mass–spring system are analyzed and verified with published result, exact solutions and numerical integration data.  相似文献   

16.
本文将Kantorovich法与Ritz法进行适当组合,吸收了二者的主要优点,提出了康托洛维奇法的一种改进方法.以二维问题为例,Kantorovich法在一个方向(例如y方向)的分布完全预先选定,这含有很大的主观任意性,因而限制了近似解的精度,改进法则在y方向仿Ritz法改进为一个含有若干个自由参数的分布函数,由于增加了近似解的自由度,故可改善解的精度.对Kantorovich法的另一改进是在计算高阶近似解时,通过逐项求解待定函数避免了求解更高阶微分方程或含更多方程的方程组,减少了计算量,降低了计算难度.用改进法求解了固体力学里的矩形截面柱体扭转问题和四边固支矩形板的弯曲问题,通过算例充分说明了此方法的特点和优越性.  相似文献   

17.
Zhang Yi 《力学学报》1957,52(6):1765
自然界和工程技术领域存在大量的非线性问题,它们通常需要用非线性微分方程来描述. 守恒量在微分方程的求解、约化和定性分析方面发挥重要作用. 因此,研究非线性动力学方程的近似守恒量具有重要意义. 文章利用 Noether 对称性方法研究弱非线性动力学方程的近似守恒量. 首先,将弱非线性动力学方程化为一般完整系统的 Lagrange 方程,在 Lagrange 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 其次,将弱非线性动力学方程化为相空间中一般完整系统的 Hamilton 方程,在 Hamilton 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 再次,将弱非线性动力学方程化为广义 Birkhoff 方程,在 Birkhoff 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 最后,以著名的 van der Pol 方程,Duffing 方程以及弱非线性耦合振子为例,分析三个不同框架下弱非线性系统的 Noether 准对称性与近似 Noether 守恒量的计算. 结果表明:同一弱非线性动力学方程可以化为不同的一般完整系统或不同的广义 Birkhoff 系统;Hamilton 框架下的结果是 Birkhoff 框架的特例,而 Lagrange 框架下的结果与 Hamilton 框架的等价. 利用 Noether 对称性方法寻找弱非线性动力学方程的近似守恒量不仅方便有效,而且具有较大的灵活性.  相似文献   

18.
张毅 《力学学报》2020,52(6):1765-1773
自然界和工程技术领域存在大量的非线性问题,它们通常需要用非线性微分方程来描述. 守恒量在微分方程的求解、约化和定性分析方面发挥重要作用. 因此,研究非线性动力学方程的近似守恒量具有重要意义. 文章利用 Noether 对称性方法研究弱非线性动力学方程的近似守恒量. 首先,将弱非线性动力学方程化为一般完整系统的 Lagrange 方程,在 Lagrange 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 其次,将弱非线性动力学方程化为相空间中一般完整系统的 Hamilton 方程,在 Hamilton 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 再次,将弱非线性动力学方程化为广义 Birkhoff 方程,在 Birkhoff 框架下建立 Noether 准对称性的定义和广义 Noether 等式,给出近似 Noether 守恒量. 最后,以著名的 van der Pol 方程,Duffing 方程以及弱非线性耦合振子为例,分析三个不同框架下弱非线性系统的 Noether 准对称性与近似 Noether 守恒量的计算. 结果表明:同一弱非线性动力学方程可以化为不同的一般完整系统或不同的广义 Birkhoff 系统;Hamilton 框架下的结果是 Birkhoff 框架的特例,而 Lagrange 框架下的结果与 Hamilton 框架的等价. 利用 Noether 对称性方法寻找弱非线性动力学方程的近似守恒量不仅方便有效,而且具有较大的灵活性.   相似文献   

19.
In this paper, we focus on the need to solve chaotic solutions of high-dimensional nonlinear dynamic systems of which the analytic solution is difficult to obtain. For this purpose, a Differential Control Method (DCM) is proposed based on the Mechanized Mathematics-Wu Elimination Method (WEM). By sampling, the computer time of the differential operator of the nonlinear differential equation can be substituted by the differential quotient of solving the variable time of the sample. The main emphasis of DCM is placed on substituting the differential quotient of a small neighborhood of the sample time of the computer system for the differential operator of the equations studied. The approximate analytical chaotic solutions of the nonlinear differential equations governing the high-dimensional dynamic system can be obtained by the method proposed. In order to increase the computational efficiency of the method proposed, a thermodynamics modeling method is used to decouple the variable and reduce the dimension of the system studied. The validity of the method proposed for obtaining approximate analytical chaotic solutions of the nonlinear differential equations is illustrated by the example of a turbo-generator system. This work is applied to solving a type of nonlinear system of which the dynamic behaviors can be described by nonlinear differential equations.  相似文献   

20.
An analytical approximate method for strongly nonlinear damped oscillators is proposed. By introducing phase and amplitude of oscillation as well as a bookkeeping parameter, we rewrite the governing equation into a partial differential equation with solution being a periodic function of the phase. Based on combination of the Newton’s method with the harmonic balance method, the partial differential equation is transformed into a set of linear ordinary differential equations in terms of harmonic coefficients, which can further be converted into systems of linear algebraic equations by using the bookkeeping parameter expansion. Only a few iterations can provide very accurate approximate analytical solutions even if the nonlinearity and damping are significant. The method can be applied to general oscillators with odd nonlinearities as well as even ones even without linear restoring force. Three examples are presented to illustrate the usefulness and effectiveness of the proposed method.  相似文献   

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