车桥随机振动作用下的桥梁动态影响线研究

将传统的静态影响线概念推广到动态影响线范围,研究了在车辆荷载和桥面随机不平度的作用下,简支梁桥和三跨弹性支承梁桥跨中挠度的动态影响线.基于虚拟激励法将桥面不平度转化为确定性的简谐激励,并采用精细积分法对车桥系统方程求解,获得了桥梁跨中挠度动态影响线的均值和标准差.基于 法则构造虚拟激励输出响应的确定值计算方法,获得了桥梁挠度动态影响线的确定性值域.最后通过算例分析了桥梁动态影响线的随机特性和车速与桥面不平度等级变化对桥梁动态影响线的影响,并研究了简支梁桥和弹性支承梁桥在随机振动作用下的动态影响线差异.     

二维抛物型方程的一族高精度显式差分格式

构造了一族解二维抛物型方程的高精度显格式 ,其稳定性条件为r=Δt/Δx2 =Δt/Δy2 <1 /2 ,截断误差为O(Δt3 +Δx4)     

车桥系统的耦合振动

通过用正弦波形模拟桥面的不平和考虑移动车辆-桥梁间的相互作用,在Euler-Bernoulli梁理论的基础上建立了一种车桥系统的耦合振动模型．利用模态分析法和Runge-Kutta法对模型进行数值求解,获得了车桥系统耦合振动的动态响应和共振曲线．发现车桥耦合振动的共振曲线中存在两个共振区域,一个反映主共振而另一个反映次共振．讨论了桥面不平、桥梁振型和车辆间的相互作用对系统振动的影响．数值结果表明,这些参数对系统振动的影响很大,桥面不平和振型对车桥系统耦合振动的影响不能忽略,设计车速应该远离临界车速．     

An Asymptotic-Homogenization Explicit Time-Domain Method for Random Multiscale Vibration Analysis of Porous Material Structures北大核心CSCD

由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多尺度控制微分方程,并建立了多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式.在此基础上,结合结构随机振动时域显式法,实现了非平稳随机激励下多孔结构动力响应统计矩的计算.所提出的渐近均匀化-时域显式法,一方面可以发挥多尺度动力分析渐近均匀化法的计算优势,高效建立多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式;另一方面也可以利用随机振动时域显式法的计算特点,快速精确地求解非平稳随机激励下多孔结构的随机振动问题.通过数值算例,验证了所提方法在多孔结构非平稳随机振动问题求解中的计算精度和计算效率.     

Sharma-Tasso-Olver方程的新显式行波解

借鉴(G’/G)展开法的基本思路,构造了一类变系数G展开法,并借助Mathematica计算软件,对Sharma-Tasso-Olver方程进行了求解,获得了该方程新的显式行波解.事实证明,此类变系数G展开法对于求解非线性微分方程的精确解是行之有效的.     

两类非线性发展方程的新的显式解

应用指数函数法,得到了(1+1)维Sinh-Gordon方程、(2+1)维Boiti-Leon-Manna-Pempinelli(BLMP)方程的一些新的显式解.     

陀螺系统随机振动分析的辛本征展开方法

探讨了受随机载荷作用下陀螺阻尼系统随机动力响应问题.虚拟激励法作为随机振动分析的一种高效、精确方法已经广泛应用于结构抗震、抗风等工程领域.在以单类物理变量描述的Lagrange(拉格朗日)体系框架下,振型分解方法已被有效应用于上述随机振动问题的模型自由度缩减.然而,对于陀螺系统的随机振动问题,由于陀螺效应的存在,基于Rayleigh商本征值的振型分解方法受到很大限制.对此,首先给出了陀螺系统辛本征值问题的一般形式.然后对于受平稳随机载荷激励的陀螺系统(无阻尼或有阻尼)引入虚拟激励法,基于辛本征空间展开推导了系统随机振动响应功率谱的求解列式;对于仅考虑陀螺效应的保守系统(无阻尼),该求解列式可以表述为一个显式表达式.在数值算例中,应用该文提出的方法分析了平稳随机载荷作用下一类阻尼陀螺系统的随机振动响应问题,通过与其它方法进行对比,验证了该方法的精确性和有效性.     

(2+1)维耦合MKP型方程的分解及其显式解

利用(2+1)维耦合MKP型方程与它分解后的(1+1)维DNLS方程之间的关系,用达布变换的方法求出(1+1)维DNLS方程的显式解,进而得到(2+1)维耦合MKP型方程的显式解.     

依赖时间的Lagrange乘子区域分解法的显式格式

１．引言 近年来,一类新的区域分解法－非匹配网格区域分解法,日益引起人们的广泛兴趣．这类区域分解法的特点是：相邻子区域在公共边（或面）上的结点可以不重合,从而可方便地处理匹配网格区域分解法难以处理的问题：变动网格问题（例如石油勘探中的地层错动问题）和最优网格设计问题（即根据解的性质和实际问题的要求在不同子区域上采用不同的单元类型,不同的网格尺寸和不同阶的逼近多项式）． 在这类区域分解的算法设计中面临着两个困难：界面上非协调性的处理（与通常的协调元不同）和界面上积分的有效计算．现有算法中较引人注目的…     

基于时域误差限的大规模系统自适应模型降阶

为满足解大规模动态系统常微分方程组对精度和速度权衡的要求,提出了一种基于误差限的大规模系统自适应模型降阶方法,其中方法的误差分析基于时域最大误差限,降阶方法基于SVD-Krylov子空间的方法.方法既考虑了算法的复杂性,又保证了算法的精度.通过对典型实例分析,结果表明该方法在给定相对误差限10~(-4)下得出的降阶阶数在不同频率下都能给出很好的近似精度,低频1~10Hz平均相对误差为1.1812×10~(-5),高频1~10GHz平均相对误差为5.6408×10~(-5),即在很宽的频率范围内都能满足精度要求.     

平带驱动系统耦合振动的模态分析

使用模态分析的方法研究平带驱动系统的耦合振动．平带驱动系统是由连续的可模型化为弦线的平带,离散的滑轮和一个张紧臂组成的混合系统．从控制方程推导得到了系统的特征方程．通过数值计算,研究了轴向运动速度和初始张力对系统频率的影响．     

Energy Sharing in the Random Vibration of Non-linearly Coupled Modes

If small non-linear terms couple the (linear) modes of a multidegree-of-freedomsystem, energy can flow from one mode to another and vice versa.In this paper a perturbation method is used to calculate theaverage rate of energy transfer between nonlinearly coupledmodes. Each mode is assumed to be subjected to an independentsource of stationary, Gaussian, random excitation, and the couplingterms, which are conservative, are of the form x_rx_s, and x_r, where x_r and x_s are the normal co-ordinates of the linearizedsystem. The principal result is that, if the excitation is whitenoise, no flow of energy occurs when each mode has the sameenergy. Thus, as predicted by the results of statistical mechanics,the equilibrium state for white noise excitation is that ofequipartition of energy between the modes. When the modal energiesare not equal, energy flows from modes of higher energy to modesof lower energy, and the rate of energy transfer is greatestfor those modes whose natural frequencies satisfy internal resonancecombinations. An application of the results of the paper is in calculatingnoise transmission between connected structures, where vibrationalmodes may be coupled by small nonlinear terms. If the naturalfrequencies of the coupled modes are suitably related, it isshown that very small coupling may cause considerable excitationof otherwise dormant parts of a structure. The paper may alsobe of interest in the study of molecular reactions and biologicalrhythms, and of non-linear wave interactions in such areas asplasma dynamics, turbulence, and the theory of water waves.     

车辆随机振动功率谱分析的虚拟激励法概述

车辆受到路面或轨道不平度激励会产生随机振动,对这类随机振动进行快速有效的分析对于提高车辆性能具有非常重要的意义．而这类随机振动的分析,历来都只能将车辆模拟为自由度很低的弹簧质量体系,其计算精度难于保证．特别在需要计算疲劳应力集中的情况,需要使用网格很密的有限元模型,计算困难就更为突出．此外,在考虑多个车轮受到路面随机激励时,就更难应用效率相对较高的频域分析来计算车辆的随机振动;而只能借助于一条或几条路面不平度样本,让车轮在上面移动,借助数值积分工具而粗略地得到随机响应的统计特性．效率很低而且精度不高．虚拟激励法对于克服上述困难具有很好的效果;目前已在我国的汽车、火车、磁浮列车等领域获得日益广泛的应用．该文对此作一概略的叙述．     

一类多自由度随机振动分析的摄动法

本文给出了一类多自由度非线性随机振动分析的摄动法,并在平衡随机过程荷载下导出了结构响应的统计特征表达式。     

基于GMRES算法的弹性结构强耦合小变形流激振动分析

使用混合广义变分原理,将基于Lagrange表述的小位移变形结构振动问题与基于Euler描述的不可压缩粘性流动问题,统一在功率平衡的框架下建立流固系统的耦合控制方程．用有限元格式做空间离散后,再用广义梯形法将有限元控制方程转化为增量型的线性方程组,该方程组的系数矩阵具有非对称性,其中元素含对流效应和时间因子．将GMRES算法与振动分析的Newmark法和流动分析的Hughes预测多修正法结合,发展成一种基于GMRES-Hughes-Newmark的稳定算法,用于计算具有复杂几何边界的强耦合流激振动问题．以混流式水轮机叶道为数值算例的计算表明,模拟结果与试验实测结果吻合较好．     

井下钻柱纵向横向耦合振动模型建立与数值分析

针对井下钻柱运动的复杂性,基于动力学理论,建立了井下钻柱纵向和横向耦合振动的数学模型,并进行数值求解及分析.根据井下钻柱的实际工况,以整个井下钻柱为研究对象,提出了钻柱纵向和横向耦合振动的动力方程,并利用解析法和无量纲法分别求解出其动刚度和动阻尼的表达式,以及钻柱前两阶振动的固有频率.分析结果表明:当井下钻柱振动频率增大时,其动刚度呈幅值衰减的周期性变化,而其动阻尼呈幅值增强的周期性变化;井下钻柱长度和横截面面积越大,其动刚度和动阻尼的幅值越小;井下钻柱的Poisson(泊松)比对其振动的动刚度、动阻尼和前两阶固有频率没有影响;同时,井下钻柱的第二阶固有频率始终大于第一阶固有频率.该文的研究方法和模型为井下钻柱钻具分析和结果优化提供了理论参考和实际意义.     

线弹性结构非平稳随机振动分析的有限元方法

当前结构分析的有效方法是有限单元法,对于结构动力学问题,将变位、应力等物理量通过Fou-rier变换进行谱分解,在谱分解的形式下推求动力刚度矩阵,这样所得的矩阵和有关方程不能用结构的随机振动问题常用的振型分解法求解.本文提出了一个普遍化的求解方法.文中考虑如地震、风震等外载是如下非平稳随机过程:P(t)={P_i(t)},P_i(t)=α_i(t)P_i0(t),α_i(t)是巳知的时间函数,P_i0(t)是平稳随机过程.本文将有限单元法所得的离散化方程进行Fourier变换,利用随机过程谱分解的正交增量性质推导了激励谱和反应谱之间关系的公式.用这些公式可以寻求反应的互功率谱密度矩阵,再根据反应的统计量进行结构的安全度分析.在本文提出的计算方法中,当α_i(t)=1(i=1.,2,…,n)时方法可以简化为求解平稳过程的特殊情况.在实际应用中可以根据地震、风震记录所得的功率谱密度矩阵,按本文方法用计算机对高层、高耸、大跨度等结构问题进行分析,为了说明计算方法的特点,文中首先考虑单自由度情况,其次考虑多自由度情况,列出几个重要统计量的计算公式,并对数值计算方法和安全度分析作了讨论.