基于非线性模态和一种数值迭代法的陀螺连续体参数振动研究

以脉动流输流管为例,利用非线性模态技术和一种数值迭代法研究陀螺连续体的非线性参数振动响应问题.通过谐波平衡法将系统非线性非自治控制方程转化为拟自治方程,并在状态空间上利用不变流形法构造系统的非线性模态.以对应自治系统的解为初值,采用一种数值迭代法来求解拟自治控制方程的模态系数,结果证明了该迭代法的快速收敛性.在频域分析中得到了幅频响应和相空间上的不变流形,而在时域复模态分析中则发现了参激陀螺系统的正交相位差和行波振动现象.     

STUDY OF PARAMETRIC VIBRATION OF GYROSCOPIC CONTINUA BASED ON NONLINEAR NORMAL MODES AND A NUMERICAL ITERATIVE APPROACH

以脉动流输流管为例,利用非线性模态技术和一种数值迭代法研究陀螺连续体的非线性参数振动响应问题. 通过谐波平衡法将系统非线性非自治控制方程转化为拟自治方程,并在状态空间上利用不变流形法构造系统的非线性模态. 以对应自治系统的解为初值,采用一种数值迭代法来求解拟自治控制方程的模态系数,结果证明了该迭代法的快速收敛性. 在频域分析中得到了幅频响应和相空间上的不变流形,而在时域复模态分析中则发现了参激陀螺系统的正交相位差和行波振动现象.     

弹性力学非线性反演方法概述

考虑正演模型和观测数据确定性性质的不同, 对弹性力学反问题解的定义进行了归纳总结. 非线性和不适定性是反问题理论研究和工程应用的瓶颈问题, 对反问题非线性和不适定性的有效处理方法进行了总结.并在此基础上介绍了非线性反演问题求解方法的一些最新进展, 对弹性力学非线性反演方法进行了归纳分类.     

双相介质波动方程孔隙率反演的同伦方法

从材料响应的理论合成应与实际测量数据相拟合这一出发点，将双相介质波劝方程参数的反演问题转化为非线性算子方程的零点求解问题，从而应用一种大范围收敛的同伦方尘土注来解非线性算子方程，并把这种方法用于Simon(1984)给出的具有解析的一维双相介质模型的数值模拟，最后的数值结果表明，给出的算法是十分有效的。     

Hahn-Tsai复合材料的非线性杂交应力有限元方法

成功建立了Hahn-Tsai复合材料模型的非线性杂交应力有限元方程,采用Newton-Raphson迭代法求解结构的非线性位移方程。在迭代过程中,为了提高计算效率可采用简单迭代法由节点位移求解单元应力场。但是,当载荷增加到一定程度以后,非线性应力场由于循环迭代而无法收敛,显然,一般的加速方法不能解决这种循环迭代的发散问题。因此,本文发展了一种确实有效的非线性应力场迭代新方法,在不增加计算工作量的情况下,不仅极大地提高了收敛速度,而且对于较大载荷也能够很好地收敛,从而解决了大载荷下非线性杂交元方法失败的关键问题。数值算例表明该方法是确实可行的。     

变厚度圆底扁薄球壳的非线性稳定问题

一、引言 薄壳的屈曲是一个非线性问题,其基本方程是非线性微分方程组,在数学上困难较大,若研究变厚度薄壳的屈曲问题,则难度更大。文献[1]曾提出用修正迭代法求解等厚度圆底扁薄壳屈曲问题。文献[3]用小参数法与修正迭代法联合求解了变厚度圆薄壳的大挠度问题。本文先给出变厚度圆底扁薄球壳的非线性方程组,然后用小参数法与修正迭代法结合求解在边缘均布力矩作用下的一种变厚底圆底扁薄球壳屈曲问题。     

多孔饱和半空间上弹性圆板垂直振动的积分方程

应用新的方法求解多孔饱和固体的动力基本方程－Ｂｉｏｔ波动方程,首先把Ｂｉｏｔ波动方程化为仅有土骨架位移和孔隙水压力的偏微分方程组,并且逐次解耦方法（不引入位移势函数）求解此偏微分方程组,然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上弹性圆板垂直振动的对偶积分方程,用Ａｂｅｌ变换化对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。文中考虑两种孔隙流体的表面边界条件：（ａ）半空间表面（包括圆板与半空间的接触面）是     

具有混合边界透水条件的多孔饱和半空间上刚性圆板的垂直振动

用积分变换和积分方程研究多孔饱和半空间上刚性圆板的垂直振动问题。首先应用逐次解耦方法求解多孔饱和固体的动力基本方程－Ｂｉｏｔ波动方程。然后考虑混合边界透水条件（半空间表面与圆板的接触面是不透水的,而其余表面是透水的）,建立子多孔饱和半空间上刚性圆板垂直振动的对偶积分方程,并化对偶积分方程为第二类Ｆｒｄｄｈｏｌｍ积分方程。     

基于填充函数与DCD的全局优化算法及其反演

岩土工程中以监测位移为已知信息的反演问题可通过带未知变量约束空间的优化模型去求解。该模型中的优化函数常具有非线性、非凸性等特点,使得反演结果容易陷入局部最优的困境。为了应对在运用优化算法反演此类问题时存在的困境,并提高其算法效率,依据填充函数优化思想与DCD(Dynamic Canonical Descent)思想在反演时的优良全局搜索能力及其算法优化特点,提出了基于填充函数和DCD思想的联合反演全局优化算法,并给出了其反演迭代形式。数值计算和工程应用结果均表明:对于随机给定的任何一组初始反演值,本算法都能稳定且快速地收敛到反演真值。该联合算法具有数值计算稳定性好、全局优化能力强、收敛速度快等优点,将其应用于岩土工程中的非线性反演求解中具有较好的前景。     

求解饱和半空间上弹性圆板固结沉降的积分方程

本文采用解析方法分析了弹性圆板在饮和半空间上的固结沉降。考虑弹性圆板与饮和半空间的接触面上无摩擦力,且饱和半空间表面为全部透水的。运用Ｂｉｏｔ固结理论和积分方程技术,在Ｌａｐｌａｃｅ变换域上建立了弹性圆板固结沉降的对偶积分方程,并化此对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。通过对其核函数的有效数值发得到第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的解,再利用Ｌａｐａｃｅ反演技术获得弹性板在时间域中的固结沉     

Nonlinear inversion of strong scatterer of elastic wave for two parameters in half-space

The inversion of strong scatterer embedded in the half-space is an important problem in engineering and a very difficult nonlinear problem in mathematics, for which the Born iterative method is of no effect. In this paper the moment method is used in the discretization procedure. A numerical approach is presented by employing the regularization technique and DBI (distorted Born iterative) method. The simulation results show that the approach presented is efficient. Project supported by the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (RFDP: 98048705).     

半空间弹性波双参数强非线性逆散射

半空间弹性波强散射源逆问题是一个实用而又难度很大的强非线性问题，而经典的Born迭代方法只适用于弱非线性问题．基于DBI方法（Distorted-Born Iterative方法），提出了一种求解弹性波强非线性逆散射问题的迭代方法．在数值模拟运算时利用矩量法进行离散处理，并采用正则化原则避免求解病态矩阵方程。计算结果表明该方法具有较快的收敛速度及较高的精度。     

On an inverse problem for inhomogeneous thermoelastic rod

In recent years, different fields of engineering have been increasingly incorporating functionally graded materials with variable physical properties that significantly improve a quality of elements of designs. The efficiency of practical application of thermoelastic inhomogeneous materials depends on knowledge of exact laws of heterogeneity, and to define them it is necessary to solve coefficient inverse problems of thermoelasticity.In the present research a scheme of solving the inverse problem for an inhomogeneous thermoelastic rod is presented. Two statements of the inverse problem are considered: in the Laplace transform space and in the actual space. The direct problem solving is reduced to a system of the Fredholm integral equations of the 2nd kind in the Laplace transform space and an inversion of the solutions obtained on the basis of the theory of residues. The inverse problem solving is reduced to an iterative procedure, at its each step it is necessary to solve the Fredholm integral equation of the 1st kind; to solve it the Tikhonov method is used. Specific examples of a reconstruction of variable characteristics required are given.     

Comparison of Iterative Methods for Improved Solutions of the Fluid Flow Equation in Partially Saturated Porous Media

Abstract. The Picard and modified Picard iteration schemes are often used to numerically solve the nonlinear Richards equation governing water flow in variably saturated porous media. While these methods are easy to implement, they are only linearly convergent. Another approach to solve the Richards equation is to use Newton's iterative method. This method, also known as Newton–Raphson iteration, is quadratically convergent and requires the computation of first derivatives. We implemented Newton's scheme into the mixed form of the Richards equation. As compared to the modified Picard scheme, Newton's scheme requires two additional matrices when the mixed form of the Richards equation is used and requires three additional matrices, when the pressure head-based form is used. The modified Picard scheme may actually be viewed as a simplified Newton scheme.Two examples are used to investigate the numerical performance of different forms of the 1D vertical Richards equation and the different iterative solution schemes. In the first example, we simulate infiltration in a homogeneous dry porous medium by solving both, the h based and mixed forms of Richards equation using the modified Picard and Newton schemes. Results shows that, very small time steps are required to obtain an accurate mass balance. These small times steps make the Newton method less attractive.In a second test problem, we simulate variable inflows and outflows in a heterogeneous dry porous medium by solving the mixed form of the Richards equation, using the modified Picard and Newton schemes. Analytical computation of the Jacobian required less CPU time than its computation by perturbation. A combination of the modified Picard and Newton scheme was found to be more efficient than the modified Picard or Newton scheme.     

弹性介质中几何和运动非线性问题的类孤波解

将弹性介质 的几何和运动非线性方程简化成具有电磁场中的Ｂｏｒｎ－Ｉｎｆｅｌｄ方程的形式，并证明了该方程的类孤波解的存在．     

Modified asymptotic Adomian decomposition method for solving Boussinesq equation of groundwater flow

The Adomian decomposition method （ADM） is an approximate analytic method for solving nonlinear equations. Generally, an approximate solution can be ob- tained by using only a few terms. However, in applications, we need to use it flexibly according to the real problem. In this paper, based on the ADM, we give a modified asymptotic Adomian decomposition method and use it to solve the nonlinear Boussinesq equation describing groundwater flows. The example shows effectiveness of the modified asymptotic Adomian decomposition method.     

一种弹性波反演的快速迭代解法

本文研究弹性波反演的数值解法,通过求低频响应值的残差最小和利用有限元及振型分解法计算弹性波正问题的低频响应值,给出了一种弹性波反演的快速迭代解法。该算法允许引入反演参数的约束条件,计算效率很高;尽管一般只能得到弹性波反问题的近似解,但收敛性很好,因此可应用于为其它弹性波反演解法提供较好的初始值。     

用同伦方法反演非饱和土中溶质迁移参数

非饱和土中溶质迁移参数反演问题可以归结为非线性算子方程的求解问题. 将同伦方法 引入该问题的求解，通过构造线性同伦将原问题转化为求解同伦函数最小值的无约束优化问 题. 同时在分析了同伦参数正则化效应的基础上，提出一种两段同伦参数修正方法. 即在求 解的初始阶段，根据拟Sigmoid函数调整同伦参数，以追踪同伦路径，保证计算稳定地进行； 在迭代的后期，采用与残差相关的同伦参数修正方法，以抵抗观测噪声对求解的影响. 数值 算例为求解带有平衡及非平衡吸附效应的一维非饱和土中溶质迁移模型参数反演问题，计算 结果表明了该方法的大范围收敛性及较强的抵抗观测噪声的能力.     

非均匀介质散射问题的体积分方程数值解法

将非均匀介质视为某一均匀背景介质中的扰动，可建立用均匀背景介质格林函数作基本解的体积分方程．给出了配置法求解体积分方程的数值方法，首先解得扰动域内各点以速度扰动为权的波场函数，然后回代计算得到观测面上各接收点的散射波场．与边界元法和Ｂｏｒｎ近似法计算结果比较表明该方法具有很高的精度，可得到穿过非