匀质半旋转面绕旋转轴转动的面积矩的数值计算

讨论了鼓形面和花瓶形面特殊形状匀质半旋转面对旋转轴的面积矩.用Mathematica编程对这两类刚体的面积矩进行了数值计算,并拟合出了其多项式表达式,从而可快速计算出这一类旋转刚体的面积矩.     

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．     

空竹抛体运动的数值解法和动画模拟

研究了马格努斯效应下的旋转抛体运动,考虑了空气阻力作用于质心上的情况。对于不同初速度和抛出角度,基于Mathematica的计算功能计算得到运动方程的数值解,然后利用软件的可视化功能画出运动轨迹曲线。在Mathematica高版本中还通过控件改变参数,得到动画模拟。使学生更加深入、直观地模拟空竹抛体的运动,同时提高了学习的主动性和创造性。     

一类三对角矩阵的特征值和特征向量的研究

讨论了一种三对角矩阵的特征值和特征向量.按矩阵右下角对角元素的参数分为两类,得出特征值和特征向量的结论或数值算法.举例说明了算法的有效性.     

非线性振动分析的均向量场法

通过构造向量形式的振动微分方程组，利用均向量场（AVF）法得到振动响应的向量差分迭代格式.该离散格式能够保能量，同时具有二阶精度的特征，从而给出非线性振动问题的均向量场法.介绍了均向量场法的基本步骤.在建立AVF格式时，对于微分方程中若干常见的项，直接给出相应的映射项.应用均向量场法研究了非线性单摆问题和Kepler(开普勒)问题，数值结果说明了该方法保能量和具有长时间求解能力的特性.     

分数阶常微分方程的改进精细积分法

基于Mittag-Leffler函数的定义式,构造Mittag-Leffler矩阵函数的精细迭代计算格式.与常规指数函数的迭代格式相比,迭代递推中多了修正项,其表达式与分数阶导数的阶次有关.对于以Caputo分数导数定义的动力学分数阶常微分方程,使用基于Mittag-Leffler函数的精细积分法可计算方程解在各时间段端点对应函数值.算例表明了所提计算方法的有效性,其精度可由所增加修正项的阶次控制.     

阶梯柱屈曲的改进Fourier级数分析

该文对阶梯柱的弹性屈曲问题进行了研究。首先基于改进Fourier级数法采用局部坐标逐段建立阶梯柱的位移函数表达式,然后由带约束的势能变分原理得到含屈曲荷载的线性方程组,利用线性方程组有非零解的条件把问题转化为矩阵特征值问题得到临界载荷,最后讨论方法中的参数取值,并把结果与已有文献和有限元的结果比较,从而验证方法的精度。所提模型在阶梯柱的两端和变截面处引入横向弹簧和旋转弹簧,通过改变弹簧的刚度值模拟不同的边界。所提方法在工程设计中能比较精确地确定各种弹性边界条件下阶梯柱的临界载荷。     

幂函数形式连续变截面梁振动的弯曲固有频率分析*

本文使用微分方程解析法求解变截面梁固有频率。首先,建立变截面梁模型,其中截面面积和惯性矩均按幂次函数变化。得到变截面梁自由振动时挠度的解析表达式,并获得不同边界条件下梁弯曲振动的固有频率方程。其中惯性矩所对应幂指数与截面面积的幂指数的差值为4时,可得自振频率方程的精确形式;而幂指数差值不等于4时,给出近似解法。其次,对4种具体的变截面梁求解不同边界下的自振频率,并与瑞利-里兹法所得的自振频率解比较。验证精确解法结果的正确性,并发现近似解法结果的相对偏差在5%以内。该解析方法较瑞利-里兹法具有能快速求解的特点,且易于分析截面参数对梁固有频率的影响。由算例可得,边界和其他参数不变时,梁的同阶次无量纲自振频率随着幂次指数的增加而增加。几何参数中仅截面形状参数改变时,随着形状参数的增加,梁的同阶次无量纲自振频率随之减小,但固定-自由梁的第一阶自振频率除外。     

一类分数阶非线性波方程的精确解及应用

基于分离变量的思想构造了分数阶非线性波方程含常系数的解的形式.在用待定系数法求解时,根据原方程确定假设解中的待定参数,得到具体解的表达式.利用该方法求解了3个非线性波方程,即分数阶CH(Camassa-Holm)方程、时间分数阶空间五阶Kdv-like方程、分数阶广义Ostrovsky方程.比较简便地得到了这些方程的精确解.文献中关于整数阶非线性波方程的结果成为本文结果的特例.通过数值模拟给出了部分解的图像.对能够通过待定系数法求出精确解的分数阶微分方程所应满足的条件进行了阐述.     

薄板弯曲自由振动问题的高精度近似解析解及改进研究

对于薄板弯曲自由振动问题,已有如下方法:在Hamilton(哈密顿)体系下基于分离变量法得到挠度的解析形式,并建立自振频率联立方程组,给出求解振动频率和振型函数的方法.笔者指出该方法中所用挠度函数的解析式实际上是一种满足位移边界条件的高精度近似解,基于Rayleigh-Ritz(瑞利-里茨)法再次求近似频率后发现,原方法的近似解的精度很高.另外,对于含有固支、简支等不同的边界形式,恰当地选取不同位置作为坐标系的原点,得到含有频率的方程组的统一形式,且较为简洁.这些形式可基于四边固支、四边简支等边界条件的矩形板研究,依照板变形的对称性可验证频率方程组形式的正确性,并得到不同边界条件下频率方程形式之间的联系与转化.