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相似文献
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1.
框架结构P-△效应分析的微分求积单元法   总被引:2,自引:1,他引:1  
聂国隽  仲政 《力学季刊》2004,25(2):195-200
采用一种新的数值方法——微分求积单元法分析框架结构的P-△效应。微分求积单元法采用微分求积法直接求解微分方程的技术,并结合有限分割技术而形成。首先建立考虑剪切变形和轴力二阶效应的框架结构单元平衡微分方程,通过微分求积离散而得到梁单元的一般弹性刚度方程;同时考虑变形后节点的平衡条件和变形协调条件,导出框架结构整体二阶分析的微分求积单元法力学模型。由于该分析模型中包括了单元及结构的所有离散形式的控制方程,因此采用该模型进行结构分析可得出较为精确的解。数值算例的分析比较,表明了该法用于框架结构P-△效应分析的正确性和有效性。本文导出的框架结构二阶分析的微分求积单元法力学模型可用于框架结构剪切变形与几何非线性的耦合效应分析。  相似文献   

2.
聂国隽  仲政 《力学季刊》2005,26(2):198-203
本文采用一种精确、简便的数值计算方法——微分求积单元法(DQEM)对变截面门式刚架结构进行了力学分析。首先建立了一般荷载作用下变截面构件的平衡微分方程,并采用微分求积法进行离散,进而得出了较为精确的分析变截面构件的单元力学模型。该模型的刚度方程不仅反映了单元的刚度性质,而且反映了单元的实际荷载作用,可较为精确地分析变截面门式刚架结构在分布载荷作用下的受力性能。通过与有限元法计算结果的比较,表明了微分求积单元法在变截面刚架的力学分析中的正确性和优越性。微分求积单元法可用于任意形状的刚架结构的静力分析。  相似文献   

3.
Helmholtz方程的微分容积解法   总被引:1,自引:0,他引:1  
用一种新型的数值技术--微分容积法(Differential Cubature Method)求解二维Helmholtz方程的边值问题,几个数值算例表明,该方法稳定收敛,并具有较好的数值精度,本文方法适用于求解具有较小波数的Helmholtz方程。  相似文献   

4.
微分求积法具有数学概念简单、精度高和计算时间少等优点,是一种不断受到重视的数值方法.目前微分求积法在方法本身的研究已经相当充分和成熟,而应用方面的研究则大多集中在边值问题的求解,本文的研究集中在采用微分求积法求解动力学初值问题方面.先介绍了一种新近提出的逐步积分方法,该方法基于一种特殊的节点分布的微分求积法.然后通过理论分析与几种常用的时间积分方法进行了稳定性、精确性和计算量的比较.最后计算了一个双质点系在强迫力下的瞬态响应.比较结果表明新近提出的逐步积分方法具有无条件稳定、高精度和计算量少的优点.  相似文献   

5.
阶梯式Timoshenko梁自由振动的DCE解   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文基于微分容积法和区域叠加技术提出了微分容积单元法(Differential Cubature Element method,以下简称DCE方法),并用之求解阶梯式变截面Timoshenko梁的自由振动问题。根据梁的变截面情况将其划分为几个单元,在每个单元内应用微分容积法将梁的控制微分方程和边界约束方程离散成为一组关于该单元内配点位移的线性代数方程组,将这些方程组写在一起并在各单元之间应用连续性条件和平衡条件得到一组关于整个域内各点位移的齐次线性代数方程组,这是一广义特征值问题,由子空间迭代法求解该特征问题便可求得系统的自振动频率。数值算例表明,本方法能稳定收敛、并有较高的数值精度和计算效率。  相似文献   

6.
微分求积法已在科学和工程计算中得到了广泛应用。然而,有关时域微分求积法的数值稳定性、计算精度即阶数等基本特性,仍缺乏系统性的分析结论。依据微分求积法的基本原理,推导证明了微分求积法的权系数矩阵满足V-变换这一重要特性;利用微分求积法和隐式Runge-Kutta法的等值性,证明了时域微分求积法是A-稳定、s级s阶的数值方法。在此基础上,为进一步提高传统微分求积法的计算精度,利用待定系数法和Padé逼近,推导出了一类新的s级2s阶的微分求积法。数值计算对比结果验证了所提出的新微分求积法比传统的微分求积法具有更高的计算精度。  相似文献   

7.
通过微分求积建立求解变系数空间分数阶扩散方程的一种有效直接数值方法。基于Reciprocal Multiquadric和Thin-Plate Spline径向基函数推导两种逼近分数阶导数的微分求积公式,将所考虑的模型问题转化成易求解的常微分方程组,并采用Crank-Nicolson格式进行离散。给出5个数值算例,计算结果表明,只要径向基函数的形状参数选择恰当,本文方法在精度和效率上均优于一些现有算法。  相似文献   

8.
拟谱方法和微分求积法是两类重要的无网格法,二者都已在科学和工程计算中获得了广泛应用。采用拉格朗日插值多项式作为二者的试函数,且采用同一种网格点分布,指出了在空间域上,微分求积法是拟谱方法的一种特殊形式。在此基础上,结合二者各自的特点,提出了拟谱-微分求积混合方法用于求解一类双曲电报方程。理论分析和数值测试表明,新方法在空间域上具有谱精度收敛性,在时间域上是A-稳定的,比较适合于求解多维电报方程。  相似文献   

9.
采用了一种微分求积方法将二维薄板在超音速气流作用下的非线性动力学方程离散为常微分方程,并用Runge-Kutta数值方法进行了计算.为验证微分求积方法的结果,与伽辽金方法计算结果进行了比较,取得了一致的结果.微分求积法的计算结果用分叉图、相平面、时域曲线以及功率谱进行了描述,结果表明在特定的参数区间存在混沌运动,而通向混沌的道路是经过一系列周期倍化分叉产生的.  相似文献   

10.
集中载荷作用下梯度复合材料梁的小波-微分求积法分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
将梯度复合材料梁作为平面应力问题处理,采用小波和微分求积混合法,对集中荷载作用下结构的响应进行了分析.考虑材料特性参数沿高度方向呈梯度分布,在该方向上采用广义微分求积法进行离散;鉴于广义微分求积法求解集中荷载问题精度不高的缺点,在梁的长度方向上引入对突变信号敏感的小波插值函数.数值计算表明,小波-微分求积混合法不仅保留了广义微分求积法高效的优点,而且能够很好地模拟结构局部化特征.  相似文献   

11.
求解几何非线性桩-土耦合系统的微分求积单元法   总被引:1,自引:1,他引:0  
将桩-土系统看成在土层中嵌入了一根等圆截面桩的空间轴对称弹性体,在几何非线性的条件下建立了具有间断性条件的桩-土系统的非线性控制方程,并运用微分求积方法(DQEM)来求解了该问题.提出了利用DQEM求解非线性空间轴对称问题中处理单元之间连接条件(包括间断性条件)及边界条件的离散化方法,最终得到了一组离散化的非线性DQEM代数方程,运用Newton-Raphson迭代方法求解非线性代数方程组可以得到每个节点处的位移,进一步可以得到系统的应力和应变.给出了两个数值算例,并与有限元解进行了比较,它们是非常吻合的.将看到,由于在采用DQEM求解时只布置了较少的节点,因此,该文方法具有较小的计算工作量、较高的精度、良好的收敛性以及应用广泛等优点.该文提出的处理连接条件的方法是一个一般的方法,由于它在数学上遵循了求解边值问题的思路,因此,数学上也是严谨的.  相似文献   

12.
Thedifferentialquadraturemethod(DQM)proposedbyR.Bellman[1,2]hasbeensuccessfullyemployedinnumericalcomputationsofproblemsinengineeringandphysicalscience.BecausetheinformationonallgridpointsisusedtofitthederivativesatgridpointsintheDQM,itisenoughtoobta…  相似文献   

13.
A nonlinear mathematical model for the analysis of large deformation of frame structures with discontinuity conditions and initial displacements, subject to dynamic loads is formulated with arc-coordinates. The differential quadrature element method (DQEM) is then applied to discretize the nonlinear mathematical model in the spatial domain, An effective method is presented to deal with discontinuity conditions of multivariables in the application of DQEM. A set of DQEM discretization equations are obtained, which are a set of nonlinear differential-algebraic equations with singularity in the time domain. This paper also presents a method to solve nonlinear differential-algebra equations. As application, static and dynamical analyses of large deformation of frames and combined frame structures, subjected to concentrated and distributed forces, are presented. The obtained results are compared with those in the literatures. Numerical results show that the proposed method is general, and effective in dealing with disconti- nuity conditions of multi-variables and solving differential-algebraic equations. It requires only a small number of nodes and has low computation complexity with high precision and a good convergence property.  相似文献   

14.
The present paper investigates the free vibration characteristics of Timoshenko beams whose cross-sectional profile and material properties vary along the beam axis with any arbitrary functions. Free vibration analysis of these beams is carried out through solving the governing differential equations of motion. Since the application of differential transformation method (DTM) does not necessarily converge to satisfactory results, an element-based differential transformation method, namely differential transformation element method (DTEM), is introduced which significantly enhances the accuracy of the results. Furthermore, differential quadrature element of the lowest order (DQEL) is introduced which is based on differential quadrature element method (DQEM). DQEL formulates the problem on the basis of the interpolation of the first differential of the functions; therefore, in contrast with DQEM higher differentials of functions are not employed in DQEL. The competency of DQEL and DTEM in free vibration analysis is verified through several numerical examples. The effects of taper ratio and material non-homogeneity on natural frequencies are investigated.  相似文献   

15.
唐媛  卿海 《应用力学学报》2020,(2):785-792,I0023
基于修正偶应力理论及表面弹性理论,本文提出了一种新的双曲线剪切变形梁模型,用于均匀微尺度梁的静态弯曲分析。该理论可以直接利用本构关系获得横向剪切应力,满足梁顶部和底部的无应力边界条件,避免了引入剪切修正因子。根据广义Young-Laplace方程建立了梁的内部与表面层的应力连续性条件,单一的变量场可以描述梁的位移模式。通过在位移场中考虑表面层厚度以及表面层的应力连续条件,可以使新模型能够更准确地预测微尺寸和表面能相关的尺度效应。通过Hamilton原理推导出了梁的控制方程和边界条件。应变能除了考虑经典弹性理论,还要考虑微结构效应和表面能。Navier-type的解析解适用于简支边界条件,而基于拉格朗日插值的微分求积法(DQEM)可以研究在不同边界条件下的力学响应。把该数值解与Navier方法得出的解析解作了对比,得出:微尺度梁在考虑表面能或微尺寸效应、不同载荷和梁高变化下的响应一致;当不考虑微结构相关性和表面能效应时,该模型退化为经典的欧拉梁模型。  相似文献   

16.
轴向均布载荷下压杆稳定问题的DQ解   总被引:2,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   

17.
Most of engineering problems are governed by a set of partial differential equations with proper boundary conditions. The present work is concerned with free vibration analysis of non-uniform column resting on elastic foundation and subjected to follower force. The used method of solution is the differential quadrature method (DQM). Formulation of the problem is introduced. The results obtained and compared with the exact solution and traditional numerical techniques such as finite element method. The parametric study is used to investigate the effect of column geometry on the natural frequencies, the mode shapes and the critical load.  相似文献   

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