建立在同伦基础之上的一种非线性分析方法

本文描述了一种新的，不依赖于小参数的非线性分析方法，并分析，比较了该方法与摄动展开方法的优缺点，本文所述方法建立在拓扑的同伦理论之上。彻底抛弃了摄动方法的小参数假设，从而可以求解更强的非线性问题，特别是那些不含小参数的非线性问题。     

建立在同伦基础之上的一种非线性分析方法（2）：单自由度守恒系统周期的通用

本文以非线笥的单自由度守恒系统为例，描述了一种新的非线性分析方法。此方法建立在光滑映射的基础上，不依赖于小参数，从而特点适合于求解不具有小参数的强非线性问题。本文所给近似公式的精确度对参数值的变化不敏感，对任意大小的参数都是一致有效的。     

多自由度非线性系统的同伦分析方法

大部分工程实际问题可以用多自由度非线性系统来描述,这些系统的数学模型是许多个耦合的两阶常微分方程.一般地,要精确求解这些方程非常困难,因此可以考虑它们的解析近似解.同伦分析方法是解非线性系统响应的有用工具,本文将它应用于多自由度非线性系统的求解中.利用求两自由度耦合van del Pol振子周期解的实例,展示了同伦分析方法的有效性和巨大潜力.同时,把得到的解析近似解与系统的Runge-Kutta数值解作了比较,结果表明同伦分析方法是求解多自由度非线性系统的有效方法.     

同伦分析方法进展综述

本文简述同伦分析方法基本思想、最新理论进展及其在流体力学、固体力学、一般力学、量子力学、应用数学、金融等科学和工程领域的应用.同伦分析方法不依赖物理小参数, 适用范围更广,而且提供了一种简单的途径确保级数解收敛, 适用于强非线性问题.同伦分析方法已被成功应用于求解一些具有挑战性的力学问题,并获得一些全新的、 从未见报道的解. 这些成功的应用,证明了同伦分析方法的普遍有效性和原创性.      

建立在同伦基础之上的一种非线性分析方法(2)——单自由度守恒系统周期的通用公式

本文以非线性的单自由度守恒系统为例,描述了一种新的非线性分析方法。此方法建立在光滑映射的基础上,不依赖于小参数,从而特别适合于求解不具有小参数的强非线性问题。本文所给近似公式的精确度对参数值的变化不敏感,对任意大小的参数都是一致有效的。     

应用同伦技术构造摄动参数

本文应用同伦技术和摄动技术,提出了一种新的摄动思想。这种方法有别于传统的摄动理论,它不依赖于小参数,而且是应用同伦技术,构造一个含嵌入参数ｐ∈「０,１」的方程,然后把嵌入参数为“小参数”,因此这种新方法可以克服传统摄动理论的不足,而又充中种摄动方法。     

同伦摄动理论及其应用

本文应用同伦技术和摄动技术，提出了一种新的摄动理论。这方法有别于传统的摄动理论，它不依赖于小参数，而是应用同伦技术，构造一个含嵌入参数ｐ∈（０，１）的方程，然后把嵌入参数作为“小参数”，因此这种新方法可以克服传统摄动理论的不足，而又可以充分应用各种摄动方法。其结果显示这种方法简单而有效，并且其一阶近似往往具有很高的精度。     

基于精细积分技术的非线性动力学方程的同伦摄动法

将精细积分技术（PIM）和同伦摄动方法（HPM）相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按Taylor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项的增加,计算格式会变得越来越复杂。采用同伦摄动法,则具有相对筒单的计算格式,但计算精度较差,应用范围也限于低维非线性微分方程。将这两种方法相结合得到的新的渐近数值方法则同时具备了两者的优点,既使同伦摄动方法的应用范围推广到高维非线性动力学方程的求解,又使精细积分方法在求解非线性问题时具有较简单的计算格式。数值算例表明,该方法具有较高的数值精度和计算效率。     

一种基于同伦分析的结构可靠性功能度量法

针对结构可靠性问题提出了一种新的基于同伦分析的功能度量法。该方法从结构可靠性问题的KKT条件出发,构造出相应的同伦方程组,并利用β-cone路径跟踪方法进行求解。算例分析结果表明,本方法对于不同非线性程度的极限状态方程具有稳健的收敛性。     

相对运动中一类质点运动方程的同伦摄动解

相对运动中质点的运动方程大多数是非线性的,其精确显式求解是一个难点。本文基于同伦摄动分析方法,研究了相对运动中一类质点运动非线性微分方程的近似显式解。先构造了系统的同伦方程,再结合Lindstedt–Poincare方法和系统的初始条件,推导了系统自由振动的固有频率,求解了系统的位移近似响应,并通过数值仿真验证了理论分析解的正确性,为相对运动的质点运动方程求解提供了一种新的求解方法。

     

HOMOTOPY PERTURBATION SOLUTION AND PERIODICITY ANALYSIS OF NONLINEAR VIBRATION OF THIN RECTANGULAR FUNCTIONALLY GRADED PLATES

In this paper nonlinear analysis of a thin rectangular functionally graded piate is formulated in terms of von-Karman＇s dynamic equations. Functionaily Graded Material （FGM） properties vary through the constant thickness of the plate at ambient temperature. By expansion of the solution as a series of mode functions, we reduce the governing equations of motion to a Duffing＇s equation. The homotopy perturbation solution of generated Duffing＇s equation is also obtained and compared with numerical solutions. The sufficient conditions for the existence of periodic oscillatory behavior of the plate are established by using Green＇s function and Schauder＇s fixed point theorem.     

对一类强非线性系统的分析

本文研究了一类强非线性系统,首先对系统在相平面上的全局结构进行定性分析,得到了系统参数的分叉值,然后研究了摄动方法在定性分析中的应用。     

单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析

较好地解决了单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度问题.应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式,进而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度,并放松了随机参数的分布概型和激励类型.     

具有多个极限环非线性动力系统的解析近似

应用一种新的解析方法------同伦分析法,研究了一种具有多个 极限环的Rayleigh振子问题. 与所有其他传统方法不同,该方法不依赖于小参数, 且提供了一个简便的途径以确保级数解的收敛, 因此,特别适用于强非线性问题. 将同伦分析法与平均法以及四阶的龙格库塔方法(数值解)做了比较. 结果 表明,平均法在强非线性情况失效, 四阶的龙格库塔法不能找到非稳定的极限环,而同伦分析法不仅适用于强非线性情 况,而且给出了非稳定的极限环.     

功能梯度板的非线性动力分析

非线性材料功能梯度板件的动力分析是属于在数学方程上同时具有变系数、非线性、非定常特征的固体力学问题.文中首先将问题的变系数非线性偏微分方程组转化为各向异性常系数非线性常微分方程,然后用小参数法求得解析解,适用于各种形状、边界及功能梯度分布的板件非线性弹性振动分析.     

DYNAMICAL ANALYSIS ON A KIND OF SEMI-ACTIVE VIBRATION ISOLATION SYSTEMS WITH DAMPING CONTROL 1)

研究了一类基于相对速度反馈的含立方刚度的单自由度非线性半主动隔振系统.通过平均法得到了系统分别在基于加速度-相对速度反馈的加速度驱动阻尼控制策略、速度-相对速度反馈的天棚阻尼控制策略和位移-相对速度反馈的地棚阻尼控制策略下主共振响应的近似解析解,并利用数值解验证了近似解析解的准确性.通过 Lyapunov 理论对不同控制策略下系统的稳定性进行了分析,讨论了系统参数对控制效果的影响.分析结果表明,对 3 种基于相对速度反馈的控制策略进行解析研究时,切换条件中的控制参数具有相同的表达式;在抑制共振响应振幅方面,基于速度-相对速度反馈的天棚阻尼控制策略在低频时的减振效果最好,而基于加速度-相对速度反馈的加速度驱动阻尼控制策略在高频时的减振效果最优;在抑制瞬态响应振幅方面,基于速度-相对速度反馈的天棚阻尼控制策略的减振效果最好.此类解析研究方法可应用到其他半主动开关控制策略中,为半主动隔振系统的控制策略研究提供了有效的方法和手段.     

时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动. 研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动. 并且在时滞的这些可调区域里,存在一个``最大减振点'对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,``最大减振点'对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90{\%}左右, 数值模拟也证实了解析结果的正确性.