非线性动力方程的增维精细积分法

对线性定常结构的动力系统提出的精细积分法，能得到在数值上逼近于精确解的结果。但是对于非齐次动力方程却涉及到矩阵求逆的困难，而且通常与时间有关的非齐次项不能进入精细积分的细化过程。采用增维的方法，将非齐次动力方程化为齐次方程，在实施精细积分的过程中不必进行矩阵求逆。这种处理方法对于程序实现和提高数值计算的稳定性十分有利，而且在大型问题中可明显提高计算效率，数值算例显示本文方法是有效的。  

多重子结构法在非线性控制系统中的应用

多重子结构法是计算结构力学程序系统采用的最广泛的方法之一，由于计算结构力学与最优控制存在模拟关系，本文同样基于此法对非线性控制系统进行计算，并编制了相应的程序系统。本文工作进一步说明了计算结构力学与最优控制理论存在模拟关系。  

桥梁结构移动平稳随机荷载识别新方法

移动的平稳随机荷载对简支梁的作用,相当于固定的调制函数已知的非平稳随机荷载对简支梁结构的作用.本文以此为基础,研究了移动平稳随机荷载的识别问题.首先基于虚拟激励法的思想,利用特征值分解及奇异值分解技术,由虚拟位移响应反演虚拟广义坐标,有效地避免了矩阵求逆,得到高精度的广义坐标谱;同时利用Wiener-Khintchine关系及Duhamel积分,由广义坐标谱值反演得到平稳随机激励谱密度.仿真算例表明,只要适当地选取参振振型及测点位置,本文方法可以有效地识别桥梁结构的移动平稳随机荷载.  

基于近似技术的涡轮叶片气动优化设计

根据五次多项式方法进行三维涡轮叶片的参数化建模,采用N-S方程和湍流模型进行三维流场分析计算,以K-S函数法作为优化方法,利用近似技术加速循环优化速度,建立了一种基于近似技术的涡轮叶片的气动优化方法。将气动效率和总压比作为目标函数,对涡轮叶片进行多目标气动优化、形状优化。算例表明本文提出的涡轮叶片优化设计方法是有效的。  

Mindlin中厚板的辛求解方法

在Mindlin板混合能函数的基础上，通过引入混合变量及对混合能变分原理的修正，在全状态下建立了Mindlin板的Hamilton正则方程，进而采用直接法给出了两对边简支板的解析解，并通过具体例题说明了方法的有效性．  

非线性最优控制系统的时程精细计算研究

针对非线性最优控制问题 ,通过一阶 Taylor级数展开 ,得到线性化的动力学方程 ,进而在方程原变量的基础上 ,引入对偶向量 (Lagrange乘子向量 ) ,将动力学方程从 Lagrange体系引入到了 Hamilton体系 ,在全状态下 ,从一个新的角度对非线性最优控制问题进行了描述 ,进一步基于时程精细积分理论 ,对其方程进行了有效的精细求解 ,并通过算例说明了文中方法的有效性  

多工况下结构鲁棒性拓扑优化设计

针对工程中存在多个随机不确定工况载荷作用的情况, 将鲁棒性设计思想引入到连续体结构 拓扑优化设计, 发展和完善不确定性优化理论和计算方法. 基于概率模型和SIMP方法, 提出以结构柔顺度标准差最小化为目标、具有体积约束的连续体鲁棒性拓扑优化数学模型. 通过对目标函数及其灵敏度计算公式的推导, 采用数学规划法实现优化问题的求解. 数值算 例验证了所提优化模型的正确性及算法的有效性, 并通过与确定性优化结果的比较, 证明鲁棒性拓扑优化能够给出结构柔顺性变异更小的材料分布.  

Multi-symplectic methods for membrane free vibration equation

In this paper,the multi-symplectic formulations of the membrane free vi- bration equation with periodic boundary conditions in Hamilton space are considered. The complex method is introduced and a semi-implicit twenty-seven-points scheme with certain discrete conservation laws—a multi-symplectic conservation law(CLS),a local energy conservation law(ECL)as well as a local momentum conservation law(MCL)—is constructed to discrete the PDEs that are derived from the membrane free vibra- tion equation.The results of the numerical experiments show that the multi-symplectic scheme has excellent long-time numerical behavior.  

矩形空腔内Stokes流的状态空间有限元法

基于Hellinger-Reissner二类变分原理,从平面Stokes流问题的平衡方程、连续性要求和边界条件出发,得到相应的Hamilton函数,建立Hamilton正则方程后,采用分离变量法对场变量进行离散求解:在x方向采用有限元插值,在y方向采用状态空间法给出控制坐标方向的解析解。计算过程中的指数矩阵均采用精细积分法求解,使得本文算法具有高效率、高精度、对步长不敏感的优点。通过对侧边自由液面边界条件的单板驱动矩形空腔Stokes流问题的求解,得到与文献相同的结果,从而验证了本文方法的有效性。本文旨在将弹性力学状态空间有限元法的思想引入到低雷诺数流体力学中,为Hamilton体系下研究复杂边界Stokes流问题提供新的途径。  

Dynamic analysis of a rotating rigid-flexible coupled smart structure with large deformations

Based on Hamilton's principle,a new kind of fully coupled nonlinear dynamic model for a rotating rigid-flexible smart structure with a tip mass is proposed.The geometrically nonlinear effects of the axial,transverse displacement and rotation angle are considered by means of the first-order approximation coupling(FOAC)model theory, in which large deformations and the centrifugal stiffening effects are considered.Three kinds of systems are established respectively,which are a structure without piezoelectric layer,with piezoelectric layer in open circuit and closed circuit.Several simulations based on simplified models are presented to show the differences in characteristics between structures with and without the tip mass,between smart beams in closed and open circuit, and between the centrifugal effects in high speed rotating state or not.The last simulation calculates the dynamic response of the structure subjected to external electrical loading.