Precise integration method for solving singular perturbation problems

This paper presents a precise method for solving singularly perturbed boundary-value problems with the boundary layer at one end. The method divides the interval evenly and gives a set of algebraic equations in a matrix form by the precise integration relationship of each segment. Substituting the boundary conditions into the algebraic equations, the coefficient matrix can be transformed to the block tridiagonal matrix. Considering the nature of the problem, an efficient reduction method is given for solving singular perturbation problems. Since the precise integration relationship introduces no discrete error in the discrete process, the present method has high precision. Numerical examples show the validity of the present method.     

LQG量测反馈最优控制的精细积分

对于线性二次型高斯(LQG)量测反馈最优控制问题,提出了精细积分解法。根据分离性原理,LQG控制问题可以分成为最优状态反馈控制问题以及最优状态估计问题,即:离线计算的两套黎卡提微分方程的求解以及状态向量的时变微分方程的在线积分解。该算法不仅适用于求解二点边值问题及其相应的黎卡提微分方程,也适用于求解状态估计的时变微分方程。精细积分高精度的特点,对控制和估计都是有利的。数值算例表明了算法的高精度及有效性。     

精细积分法在迷宫密封转子系统非线性动力学特性计算中的应用

基于Muszynska密封力模型,建立了迷宫密封转子系统的非线性动力学模型,将精细积分法推广应用于非线性情况,计算了迷宫密封不平衡转子系统的动力学特性,依据Floquet理论讨论其分岔特性。研究表明：在2^N类算法计算指数矩阵基础上提出的精细积分法和传统的数值计算方法相比,其精度高,在分析中通过取不同步长计算对比,表明该方法在某些情况下可以采取较大时间步长,有效提高了计算速度。     

一类非线性周期系统响应的精细积分法

对于一类非线性周期／变系数微分方程,提出基于精细积分法的数值解法,处理非线性周期／变系数微分方程系统的响应问题,其积分策略是：采用精细积分格式处理常系数部分;采用线性插值格式处理非线性周期／变系数部分,既继承精细积分方程高度准确的特点,又保证足够的精度与较小的计算量。通过数值算例,与以往与用的微分方程直接数值积分法（如预估－校正哈明法）求得的解加以比较表明,对于给定的精度要求,精细积分法更经济有效     

随机场重对数律的一种精确渐近性

讨论了随机场重对数律精确渐近性的一种形式,设{X,Xk,k∈Z＋^d,x（i）,i≥1}是独立同分布的随机变量序列,且EX=0,EX^2=σ^2〈∞,则 limc→0ε^2∑n 1/｜n｜（log｜n｜）^dP（｜Sn｜≥ε√｜n｜loglog｜n｜）=σ^2/（d-1）!     

三维粘弹性分层介质中平稳随机波的传播

研究平稳随机波在粘弹性分层横观各向同性介质中的传播问题．将岩层考虑为分层介质,各层性质不同,岩层位于基岩上面,并且认为基岩比岩层刚很多,在基岩处给出随机激励．在频率和波数域中将控制方程化为常微分方程求解．对常微分方程,应用两点边值问题的精细积分法进行求解．因此,近年来发展的应用于结构随机振动的虚拟激励法可推广于当前分层岩层响应的计算．     

理想弹塑性Ⅲ型扩展裂纹的全新和精确分析

本文采用线场分析方法对理想弹塑性Ⅲ型准静态扩展裂纹进行了分析.本文的意义在于突破了小范围屈服理论的限制.通过求得裂纹线附近塑性区应力和位移率的通解,并将此通解(而不是过去一直采用的特解)与弹性场的精确解(而不是线弹性奇异K场)在裂纹线附近的弹塑性边界上匹配,本文得出了裂纹线附近塑性区的应力变形场、塑性区的长度及弹塑性边界的单位法向量的全新和精确解答.本文的分析放弃了小范屈服理论的所有近似假定并且不再附加任何其它的近似假定,本文的结果在裂纹线附近是足够精确的.本文的结果表明:对理想弹塑性Ⅲ型准静态扩展裂纹,不存在“定常扩展状态”,且裂纹线附近塑性应变不存在奇异性.本文还对裂纹稳定扩展过程讨论了两种重要情形.     

Vibration and stability of hybrid plate based on elasticity theory

The governing equations of elasticity theory for natural vibration and buck- ling of anisotropic plate are derived from Hellinger-Reissner＇s variational principle with nonlinear strain-displacement relations. Simply supported rectangular hybrid plates are studied with a precise integration method. This method, in contrast to the traditional finite difference approximation, gives highly precise numerical results that approach the full computer precision. So the results for natural vibration and stability of hybrid plates presented in the paper can be riewed as approximate analytical solutions. Furthermore, several types of coupling effects such as coupling between bending and twisting, and coupling between extension and bending, when the layer stacking sequence is asymmetric, are considered by only one set of governing equations.     

一种基于路径筛选的地形匹配算法

为了减少传统的匹配算法过大的计算量,提高地形匹配算法的实时性和工程实用性,通过对地形辅助导航系统的总体技术研究,提出了一种基于路径筛选的新型地形匹配算法,利用地形斜率,在飞机飞行过程中不断筛选可能路径,直到找到唯一的正确路径,从而实现精确定位。此算法的优点在于：充分考虑了无线电高度表、大气高度表、数字地图的误差,因此在存在较大误差的工程实际中仍能精确定位;由于在飞行过程中不断排除不可能路径,因此计算量大大减少。通过实验室仿真证明,此算法精确可靠,可以对惯导系统的定位误差做出有效校正。     

车桥系统非平稳随机振动的PEM-PIM算法

研究了车桥耦合系统受到路面不平激励而发生的非平稳随机振动.采用虚拟激励方法(PEM)将路面的竖向随机不平度精确地转化为一系列竖向简谐不平度的叠加,从而简化了运动方程的求解,在此基础上用精细积分法(PIM)的三种格式进行数值计算.这种基于虚拟激励法的精细积分(PEM-PIM)算法比通常的数值积分方法更真实地模拟了车辆作用力在时间域和空间域上的连续变化,也更精确地实施了数值积分.与广泛采用的Newmark方法比较,三种PEM-PIM格式处理这类问题时在分析精度和计算效率上都有显著的改善,而又各有特色.