平面粘性流体扰动与哈密顿体系

通过变分原理,将哈密顿体系的理论引入到平面粘性流体扰动的问题中,导出一套哈密顿算子矩阵的本征函数向量展开求解问题的方法。基于直接法求解流体力学基本方程,导出流场一般特征关系,通过本征值的求解及本征向量的叠加,得到波扰动解,继可分析流场端部效应。从而在该领域用在哈密顿体系下辛几何空间中研究问题的方法代替了传统在拉格朗日体系欧几里德空间分析问题的方法。为流体力学的研究提供一条新途径。     

陀螺系统与反对称矩阵辛本征解的计算

用状态向量法,引出陀螺线性系统的广义本征问题,证明了本征向量之间的加权共轭辛正交关系,以及用本征向量对任意状态向量的展开定理。运用反对称矩阵胞块组成的LDL~T分解,将本征方程导向辛本征问题的标准型。这套方法适用于陀螺系统K阵不正定的情形。对于辛本征问题用SH变换将矩阵化为半边三对角线胞块阵或三对角线胞块阵,然后再求解其全部本征解。为陀螺系统的模态分析打下了基础。     

退化系统本征值、本征向量的摄动计算

本文通过估计参数改变后相重(或相近)本征值对应的本征向量的可能方向,给出了退化系统本征值、本征向量的摄动计算方法.     

Stokes 流问题中的辛本征解方法

通过引入哈密顿体系，将二维Stokes流问题归结为哈密顿体系下的本 征值和本征解问题. 利用辛本征解空间的完备性，建立一套封闭的求解问题方法. 研究结果 表明零本征值本征解描述了基本的流动，而非零本征值本征解则显示着端部效应影响特点. 数值算例给出了辛本征值和本征解的一些规律和具体例子. 这些数值例子说明了端部非规则 流动的衰减规律. 为研究其它问题提供了一条路径.     

辛方法在弹性圆板屈曲问题中的应用

在辛几何空间中将临界载荷和屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法.研究和讨论了轴对称屈曲和非轴对称屈曲问题,它们分别属于零本征值问题和非零本征值问题.以弹性圆板屈曲问题作为研究对象,借助于系统的能量构造出哈密顿体系,得到了该体系下的所有的本征解.数值结果给出了圆板和圆环板问题的临界载荷和屈曲模态.数值结果表明:对应低阶屈曲模态的临界载荷相对较小且屈曲模态在周向的波纹数也较少,说明在屈曲过程中低阶屈曲模态容易出现,特别是轴对称屈曲更容易发生;对应较大分支数的临界载荷,其值相对较大且屈曲模态在径向的波纹更加复杂;同时物理常数和几何参数也会直接影响临界载荷的大小.     

非线性振动系统的多项式向量方法

对于常微分方程描述的非线性振动系统,当采用摄动方法求近似解时,先是给出满足各阶近似解的二阶常微分方程组,继而依次对每一个常微分方程进行求解,以致多自由度非线性振动系统的求解过程相当繁琐.文章针对常微分方程表示的非线性振动系统,提出了一种求解非线性振动系统近似解的多项式向量方法,该方法将二阶常微分方程组表示成一阶状态方程组,将非线性部分写成常数矩阵和多项式向量之积的形式.然后,采用直接摄动方法,获得每个幂次近似解所满足的一组状态方程,此时状态方程的非线性部分成为常数矩阵和前一幂次近似解作为元素组成的多项式向量的乘积.进一步,借助Toeplitz矩阵将多项式向量之乘法表示成矩阵形式,以解决多项式相乘带来的幂次方系数的确定问题,再根据一阶非齐次方程组的求解方法,获得状态方程组的全部近似解析解.多项式向量方法将二阶常微分描述的非线性振动求解过程转换为一阶非齐次状态方程组的求解问题,计算过程主要是矩阵和向量之间乘法运算,提高了计算效率和程序化水平.     

圆柱型正交各向异性弹性楔的佯谬解

圆柱型正交各向异性弹性楔体顶端受有集中力偶的经典解,当顶角满足一定关系时,其应力成为无穷大,这是个佯谬．该文在哈密顿体系下将该问题进行重新求解,即利用极坐标各向异性弹性力学哈密顿体系．在原变量和其对偶变量组成的辛几何空间求解特殊本征值的约当型本征解,从而直接给出该佯谬问题的解析解．结果再次表明经典力学中的弹性楔佯谬解对应的是哈密顿体系下辛几何的约当型解．     

多自由度非线性随机参数振动系统响应分析的概率摄动有限元法

提出了一般概率摄动有限元法，并用以解决了具有向量值和矩阵值函数的多自由度非线性随机结构系统承受随机激励的响应分析问题，应用Kronecker代数，矩阵微分理论，向量值和矩阵值函数的二阶矩技术，矩阵摄动理论和概率统计方法系统地扩展了国际上通用的随机有限元法，随机变量和系统导数很方便地排列到二维矩阵中，得到了优美的数学表达式。     

弹性圆柱壳在轴向冲击载荷和温度耦合作用下的屈曲

通过引入哈密顿体系,将临界载荷和临界温度及它们所对应的屈曲模态归结为辛体系下的广义本征值和本征解问题。根据辛本征解的正交性和完备性,给出了全部的且独立存在的屈曲模态。数值结果表明,在轴向冲击载荷和温度耦合作用下,弹性圆柱壳的屈曲呈现出复杂的模式,温度直接影响冲击临界载荷的大小。随着温度的增加,冲击临界荷载降低,最后,文中给出各种条件下的屈曲模态。     

小阻尼转子系统动力学的本征解

本文把小阻尼转子系统的动力学方程化为一种新形式，用摄动法展开该方程，导致一个反对称矩阵的广义本征值问题，因此获得了高精度的本征解。文中给出了一个简例。     

结构静态拓扑重分析的摄动-Pade逼近法

提出一种拓扑修改的静态重分析的方法．该方法将所有新增加的自由度分步、逐次得增加到原结构上．在每一子步中利用过渡矩阵得到摄动基，并对摄动基进行正交化处理来进行Pade逼近，得到的近似解作为下一子步的原始解．循环结束时得到修改结构的近似解．     

High order symplectic conservative perturbation method for time-varying Hamiltonian system

This paper presents a high order symplectic conservative perturbation method for linear time-varying Hamiltonian system.Firstly,the dynamic equation of Hamiltonian system is gradually changed into a high order perturbation equation,which is solved approximately by resolving the Hamiltonian coefficient matrix into a "major component" and a "high order small quantity" and using perturbation transformation technique,then the solution to the original equation of Hamiltonian system is determined through a series of inverse transform.Because the transfer matrix determined by the method in this paper is the product of a series of exponential matrixes,the transfer matrix is a symplectic matrix;furthermore,the exponential matrices can be calculated accurately by the precise time integration method,so the method presented in this paper has fine accuracy,efficiency and stability.The examples show that the proposed method can also give good results even though a large time step is selected,and with the increase of the perturbation order,the perturbation solutions tend to exact solutions rapidly.     

PERTURBATION METHOD FOR REANALYSIS OF THE MATRIX SINGULAR VALUE DECOMPOSITION

The perturbation method for the reanalysis of the singular value decomposition(SVD)of general real matrices is presented in this paper.This is a simple but efficientreanalysis technique for the SVD,which is of great worth to enhance computationalefficiency of the iterative analysis problems that require matrix singular valuedecomposition repeatedly.The asymptotic estimate formulas for the singular values and thecorresponding left and right singular vectors up to second-order perturbation componentsare derived.At the end of the paper the way to extend the perturbation method to the case ofgeneral complex matrices is advanced.     

Direct perturbation method for reanalysis of matrix singular value decomposition

I.IntroductionMatrixsingularvaluedecomposition(SVD)isoneofthemostimportantandfundamentalcomputationalanalysistoolsformodernnumericallinearalgebra.ThematrixSVDhasverygoodnumericalstability,andsoitisthemostreliableandbeautifulnumericalanalysismethodinmanyth…     

基于奇异值分解的复模态矩阵摄动法

对非自伴随系统的振动重分析问题,提出了一种简单的通用方法。从子空间缩聚出发,基于复矩阵的奇异值分解定理,推导了同时适用于孤立 特征值,相重特征值和相近特征值三种复特征值情况的一阶和二阶摄动公式。算例表明,该方法通用性好,且具有足够的精度。     

An interval perturbation method for exterior acoustic field prediction with uncertain-but-bounded parameters

This paper proposes two interval analysis methods, called the first-order interval parameter perturbation method (FIPPM) and the modified interval parameter perturbation method (MIPPM), for use in exterior acoustic field prediction when there are uncertainties in both the material properties and the external load. Interval variables are used to quantitatively describe the uncertain parameters in the face of limited information. The conventional first-order Taylor expansion and perturbation terms are employed in the FIPPM, while the MIPPM introduces modified Taylor series to approximate the non-linear interval matrix and vector. The high-order terms of the Neumann expansion are retained to calculate the interval matrix inverse. A numerical example is given by comparing the results with a Monte Carlo simulation to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed methods at evaluating the sound pressure ranges in an exterior acoustic field.     

分离变量法与哈密尔顿体系

数学物理与力学中用分离变量法求解偏微分方程经常导致自共轭算子的sturmLiouville问题,在此基础上而得以展开求解。然而在应用中有大量问题并不能导致自共轭算子。本文通过最小势能变分原理,选用状态变量及其对偶变量,导向一般变分原理。利用结构力学与最优控制的模拟理论,导向哈密尔顿体系。将有限维的理论推广到相应的哈密尔顿算子矩阵及共轭辛矩阵代数的理论。拓广了经典的分离变量法,证明了全状态本征函数向量的共轭辛正交归一性质及按本征函数向量展开的理论。以条形板为例,说明了应用。     

Advanced method to estimate reliability-based sensitivity of mechanical components with strongly nonlinear performance function

Based on the random perturbation technique for reliability sensitivity design,some realistic reliability-based sensitivity issues are discussed,some of which have a structure of high nonlinear performance functions.Combining the related theories of the moment method of the reliability analysis,the matrix differential,and the Kronecker algebra,the reliability-based sensitivity method based on the perturbation method is modified if the first four moments of random variables are given.Meanwhile,a reliability-based sensitivity computation method is proposed.Some examples are used to show that using this method can effectively improve the accuracy of the reliability-based sensitivity computation and offer a reliable theoretic basis in engineering.     

随机和区间非齐次线性哈密顿系统的比较研究及其应用

随着计算机技术的飞速发展,更高效、更稳定和长时间模拟能力更强的数值算法需求迫切.哈密顿系统辛算法与传统算法相比在稳定性和长期模拟方面具有显著优越性.但动力系统中不可避免地存在大量不同程度的不确定性,动力学分析中需要考虑这些不确定性的影响以确保合理有效性. 然而,目前考虑参数不确定性的哈密顿系统响应分析的研究基础还比较薄弱. 为此,本文考虑随机和区间参数不确定性,对两种不确定性非齐次线性哈密顿系统分析计算结果进行了比较研究,从而突破了传统哈密顿系统的局限性, 并应用于结构动力响应评估中. 首先,针对确定性非齐次线性哈密顿系统, 提出了考虑确定性扰动的参数摄动法;在此基础上, 分别提出了随机、区间非齐次线性哈密顿系统的参数摄动法,得到了它们响应界限的数学表达; 随后,用数学理论推导得到了区间响应范围包含随机响应范围的相容性结论; 最后,两个数值算例在较小时间步长下验证了所提方法在结构动力响应中的可行性和有效性,体现了随机、区间哈密顿系统响应结果之间的包络关系,并在较大时间步长下与传统方法相比较凸显了哈密顿系统辛算法的数值计算优势、与蒙特卡洛模拟方法相比较验证了所提方法的精度.      

Singular perturbation theory for homoclinic orbits in a class of near-integrable Hamiltonian systems

This paper describes a new type of orbits homoclinic to resonance bands in a class of near-integrable Hamiltonian systems. It presents a constructive method for establishing whether small conservative perturbations of a family of heteroclinic orbits that connect pairs of points on a circle of equilibria will yield transverse homoclinic connections between periodic orbits in the resonance band resulting from the perturbation. In any given example, this method may be used to prove the existence of such transverse homoclinic orbits, as well as to determine their precise shape, their asymptotic behavior, and their possible bifurcations. The method is a combination of the Melnikov method and geometric singular perturbation theory for ordinary differential equations.