有限元线法在解FPK方程中的应用

本文首次将有限元线法（ＦＥＭＯＬ）引入到非一性随机振动领域，给出了相应的单元特性的计算格式，探索了求ＦＰＫ方程的方法，并以船舶侧摆运动和Ｄｕｆｆｉｎｇ为例进行了必要的讨论。计算结果表明，用有限元线法求解非线性随机振动问题，较有限 法有所需内存小、计算精度好的效率高的优点。     

柔性多体系统动力学STIFF微分方程数值积分方法适用性分析

柔性多体系统动力学微分方程都存在不同程度的ＳＴＩＦＦ，本文通过大量数值实验分析了几种常用数值积分方法，如四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ法、Ｔｒｅｎｏｒ法、Ａｄａｍｓ法、Ｇｅａｒ法及Ｎｅｗｍａｒｋ法对处理不同ＳＴＩＦＦ程度的适用性，得到了一些有意义的结论．     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中，例如在残余应力场中，裂纹前缘应力强度因子（ＳＩＦ）分布的工程实用计算法——基本模式法。本文先通过高自由度的三维有限元分析，给出接头和裂纹几何参数Ｔ１／Ｔ、ａ／Ｔ、ａ／ｃ一系列组合的基本几何模型（文中给出２７种）在选定的基本应力模式（本文给出８种）作用下，沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布，并形成一个数据库。利用这些基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半随圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布。在本方法中，可以考虑角接接头板厚比Ｔ１／Ｔ对ＳＩＦ分布的影响。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展行为及寿命计算问题。     

通量修正输运法在动态有限差分和有限元中的应用

阐述了通量修正输运法（ＦＣＴ方法）的计算格式及其原理。并以一维应力波为例，讨论了ＦＣＴ方法在有限差分与有限元中的应用。结果表明ＦＣＴ方法对于提高冲击波分辨率和消除波后振荡是有效的。     

结构几何非线性分析的一种修正的有限元迁移矩阵法

本文提出一种修正的有限元法与迁移矩阵法相结合的方法用于结构几何非线性静力分析。该法可克服一般的ＦＥ－ＴＭ法只适用于规则边界结构的缺点，同时可避免由于传递矩阵连续相乘而产生的误差传递。采用修正的步长增量法与修正的牛顿－拉斐逊方法相结合的算法于非线性问题的求解，编制了在ＩＢＭ－ＰＣ／ＡＴ上实现该方法的计算程序ＴＮＯＮＤＬＷ１，数值计算结果表明了本文方法及所制程序的有效性。     

SH波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射

本文研究了圆形孔洞内衬砌与孔洞部分脱胶时对ＳＨ波的散射．将脱胶区看作表面不相接触的弧形界面裂纹，利用波函数展开法，并引入裂纹面的位错密度函数，将问题归结为一组奇异积分方程．通过数值计算获得了动应力强度因子（ＤＳＩＦ）和远场位移及散射截面（ＳＣＳ）．结果显示：由于脱胶，ＤＳＩＦ和ＳＣＳ在较低的频率上发生共振．     

裂纹表面承受均布载荷时的应力强度因子及裂纹张开位移的边界配位法

本文针对裂纹表面承受载荷时的应力条件，提出了新的应力函数，对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用。并利用边界配位法，计算了裂纹表面承受均布载荷时的方型板内中心裂纹的应力强度因子（ＳＩＦ）及裂纹的张开位移（ＣＯＤ）。     

8—5型MFCG数值模拟及参数选择

依据两级ＭＦＣＧ计算程序，对Ｆ－５型ＭＦＣＧ进行了数值模拟，通过计算结果与实验结果的比较，修正了程序中涉及的重要经验参数－磁通损耗系数α。用修正的程序模拟计算新设计的８－５型ＭＦＣＧ，这对ＭＦＣＧ参数选择有重要意义。     

齿轮—转子—滑动轴承系统时变非线性动力特性研究

本文应用求周期解的数值计算方法－打靶法和判定周期解稳定性的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子研究了齿轮－转子－滑动轴承系统中齿轮啮合时变刚度，滑动轴承非线性特性对转子系统不平衡响应和失稳的影响，并比较了平衡位置失稳和不平均响应周期解失稳，以及按双轴计算与单轴计算结果的差别，为工程设计理论计算提供基础。     

齿轮－转子－滑动轴承系统时变非线性动力特性研究

本文应用求周期解的数值计算方法─—打靶法和判定周期解稳定性的Ｆｌｏｑｕｅｔ乘子研究了齿轮－转子－滑动轴承系统中齿轮啮合时变刚度，滑动轴承非线性特性对转子系统不平衡响应和失稳的影响，并比较了平衡位置失稳和不平衡响应周期解失稳，以及按双轴计算与单轴计算结果的差别，为工程设计理论计算提供基础。     

水下声波传播过程的时域间断Galerkin有限元方法

本文构建了声压波动方程的改进时域间断Galerkin有限元方法.传统时域连续有限元方法在计算高梯度、强间断特征水中声波传播问题时往往会出现虚假数值振荡现象,这些数值振荡会影响正常波动的计算精度.为了解决这一问题,本文通过引入人工阻尼的方式构建了改进的时域间断Galerkin有限元方法,并针对具有高梯度、强间断特征的多障...     

Transition radiation in a nonlinear and infinite one-dimensional structure: a comparison of solution methods

Transition zones in railway tracks are locations with a significant variation of track properties (i.e. foundation stiffness) encountered near structures such as bridges and tunnels. Due to strong amplification of the track’s response, transition zones are prone to rapid degradation. To investigate the degradation mechanisms in transition zones, researchers have developed a multitude of models, some of them being very complex. This study compares three solution methods, namely an integral-transform method, a time-domain method, and a hybrid method, with the goal of solving these systems efficiently. The methods are compared in terms of accuracy, computational efficiency, and feasibility of application to more complex systems. The model employed in this paper consists of an infinite, inhomogeneous, and piecewise-linear 1-D structure subjected to a moving constant load. Although the 1-D model is not particularly demanding computationally, it is used to make qualitative observations as to which method is most suitable for the 2-D and 3-D models, which could lead to significant gains. Results show that all three methods can reach similar accuracy levels, and in doing so, the time-domain method is most computationally efficient. The integral-transform method appears to be efficient in dealing with frequency-dependent parameters, while the time-domain and hybrid methods are efficient in dealing with a smooth nonlinearity. For multi-dimensional models, if nonlinearities and inhomogeneities are considered throughout the depth, the time-domain method is likely to be most efficient; however, if nonlinearities and inhomogeneities are limited to the surface layers, the integral-transform and hybrid methods have the potential to be more efficient than the time-domain one. Finally, although the 1-D model presented in this study is mainly used to assess the three methods, it can also be used for preliminary designs of transition zones in railway tracks.

     

一种处理弹性动力边界元法中奇异积分的方法

利用边界元法求解瞬态弹性动力学问题时,时域基本解函数的分段连续性和奇异性为该问题的求解带来很大的困难。为了解决时域基本解中的奇异性问题,本文依据柯西主值的定义,对经过时间解析积分之后的时域基本解进行奇异值分解,将其分成奇异和正则积分两部分;其中正则部分可通过采用常规高斯积分方法来计算,而奇异部分具有简单的形式,可以利用解析积分计算。经过上述操作之后,就可以达到直接消除时域基本解中奇异积分的目的。和传统方法相比,本文方法并不依赖静力学基本解来消除奇异性,是一种直接求解方法。最后给定两个数值算例来验证本文提出方法的正确性和可行性,结果表明使用本文算法可以解决弹性动力学边界积分方程中的奇异性问题。     

Cavity detection in a heat conductor using linear sampling method

In this paper, solution of inverse problems in heat conduction transient fields is investigated. For this purpose, a new time-domain version of linear sampling method (TDLSM) is developed for cavity detection in a heat conductor. The linear sampling method (LSM) is an effective approach to image the geometrical features of unknown targets. Although this method has been used in the context of inverse scattering problems such as solid, acoustics, and electromagnetism, there is no specific attempt to apply this method to identification of cavities in heat conductors. This study emphasizes the implementation of the LSM in the time-domain fields using finite element method. A set of numerical simulations on two-dimensional transient heat conduction problems is presented to highlight many effective features of the proposed TDLSM fast qualitative identification method.     

变截面梁动力响应的频域传递矩阵计算方法

为提高变截面梁振动分析的计算效率,提出了基于频域传递矩阵法的动力计算算法．首先,选择线速度、角速度、弯矩和剪力作为求解变量,通过Laplace变换将变截面梁的动力响应时域偏微分方程转换为频域常微分方程;然后,通过求解频域方程并结合协调和边界条件建立变截面梁的频域传递矩阵;通过构造傅里叶级数展开形式的时域响应函数,对变截面梁传递矩阵方法求解的频响函数进行Laplace逆变换,建立了变截面梁的固有特性计算和时域瞬态响应计算方法,最后,借助数值仿真软件,开发了变截面梁动力响应分析的计算程序．完成对算例的仿真计算和分析,并与有限元计算结果进行对比,数值结果验证了该方法的正确性和有效性．     

Interaction between a moving two-mass oscillator and an infinite homogeneous structure: Green’s functions method

This paper deals with the interaction between a vehicle and a slab track using the model of moving wheel for both frequency and time-domain. The vehicle is reduced to a moving two-mass oscillator and the slab track is considered as an infinite structure consisting of elastically supported double Euler–Bernoulli beams. In order to perform the time-domain analysis, a semi-analytical method based on the outstanding properties of the time-domain Green’s functions of the slab track has been developed. The method allows the computing of the non-linear wheel/rail contact (the contact loss and the non-linear contact stiffness). The vehicle/track interaction due to the polygonal wheel and the corrugated rail has been investigated and the running velocity and non-linear wheel/rail contact influences have been pointed out.     

运动副摩擦参数的识别方法研究

采用粘性 库仑摩擦模型建立了单自由度回转机械系统运动微分方程,分别从时域和频域角度提出了两种识别运动副摩擦参数的方法。仿真结果表明,两种方法在较高信噪比下均能有效地辨识出库仑摩擦和粘性摩擦参数,其中频域法比时域法具有更高的参数估计精度。对电机驱动的单自由度转动机械系统实验装置的运动副建立了相应的摩擦模型,实验结果表明:在不同试验条件下两种方法计算得到的库仑和粘性摩擦参数具有较好重复性,从而验证了本文参数辨识方法的正确性。     

桥梁多模态耦合抖振控制方法研究

目前已证实调谐质量阻尼器(TM D)可以有效控制桥梁抖振响应,并已在工程中得到应用。然而,传统桥梁抖振被动控制理论是基于单模态叠加SRSS法,无法考虑多模态参与作用和模态间气动耦合效应,本文基于Scan lan多模态耦合抖振理论和多重调谐质量阻尼器(M TM D)被动控制理论,提出一种桥梁多模态耦合抖振M TM D控制方法,该方法可以考虑多模态参与作用、模态间气动耦合效应和单模态中各模态位移分量的气动耦合,且对各TM D在主梁上的安装位置没有任何限制。本文最后采用时域仿真方法对该方法进行了验证,两者计算结果吻合良好,表明本文所提出的方法的正确性。     

同震断层三维裂纹扩展波动时域超奇异积分法

应用波动时域超奇异积分法将P波、S波和磁电热弹多场耦合作用下同震断层任意形状三维裂纹扩展问题转化为求解以广义位移间断率为未知函数的超奇异积分方程组问题;定义了广义应力强度因子,得到裂纹前沿广义奇异应力增量解析表达式;应用波动时域有限部积分概念及体积力法,为超奇异积分方程组建立了数值求解方法,编制了FORTRAN程序,以三维矩形裂纹扩展问题为例,通过典型算例,研究了广义应力强度因子随裂纹位置变化规律;分析了同震断层裂纹扩展中力、磁、电场辐射规律.