拉氏反变换的数值并行算法及其在弹性动力学边界元法中的应用

本文讨论了快速拉氏反变换的数值并行算法,并将其应用于瞬态弹性动力学的边界元法。为了本文提出的并行算法的优越性,还给出了串行算法,最后将串行和并行计算结果与解析解进行了比较,说明本文方法的正确性和有效性。对拉氏反变换的数值并行算法及其应用于瞬态弹性动力学边界元法的优越性进行了研究。从计算时间可以看出,并行计算的时间比串行计算时间可大幅度减少,说明了本文方法的优越性。     

一种能量与前馈杂交控制新方法

振动能量大小可以反映结构振动控制的效果。为此,本文提出了一种简单的基于能量的振动控制策略,通过比较允许能量与实际能量来确定系统控制力的大小,利用能量导数来确定控制力的方向。同时,考虑到实际地震波的随机性,本文引入了前馈控制策略。通过附加前馈增益、状态方程离散及代换把两种控制方法有机地结合在一起。此外,直接引入前馈增益对控制系统的控制效果影响较小,为此本文提出了调整因子的概念。本文方法计算简单,操作方便。最后,以六层建筑物为例说明了本文方法的可行性。     

最小二乘法在薄板塑性动力响应中的应用

本文通过拉普拉斯变换,将最小二乘法应用于薄板的塑性动力响应问题。文中分别以承受均布冲击荷载(中载情形)的简支圆板和方板的塑性动力响应问题为例,说明本文方法的计算方法及步骤,并显示出本文方法的优越性。     

基于广义预测控制的结构半主动控制研究

相对于主动控制和被动控制来讲,半主动控制具有一些更好的特色,对结构控制的应用有着较强的吸引力。本文以可调液柱阻尼器(TLCD)作为作动器来实现结构半主动控制,考虑到TLCD具有非线性阻尼特性,为了使结构控制能够顺利实现,本文采用了阶跃控制函数。为了使TLCD能够应用于实际结构,本文研究了基于离散状态方程的广义预测控制方法,并提出了单向控制策略。本文最后给出了计算实例。算例表明这一方法是有效的。     

结构谐振动力响应的有限元、动凝聚、迁移子结构法

本文扩展了FETM法思想,结合子结构、动凝聚及Riccati变换理论,直接求解谐和激励下结构的受迫动力响应,从而节省了运行时间,严格控制了计算精度。本文编制了程序,并以振型叠加法运行结果为参照,对不同算例的运算效率作了比较。结果表明:本文方法在理论上、实践上是切实可行的。     

空间结构支座摩擦力问题的研究

本文根据力学概念和库仑摩擦定律,建立了空间结构支座摩擦力问题的精确数学模型并提出了两种解法,即数学规划法和弹簧约束法;同时指出了考虑支座摩擦力作用的结构分析方法。算例表明本文的方法是很有效的。本文的研究成果已应用于实际工程的结构优化设计。     

磨削粗糙表面法向接触刚度研究

为更加准确地描述机械磨削表面的接触刚度,本文在现有统计分析理论的基础上,提出了一种新的粗糙表面接触模型。模型针对接触表面微凸体形貌,将原有的球体假设采用cos函数曲线回转体代替,在假设形貌的基础上重新解算了微凸体弹塑性变形的临界压入深度,推导出了接触区域真实接触压力与接触刚度关系表达式。通过数值仿真方法得到了不同塑性指数下平均距离、接触刚度与接触压力之间的变化关系。对比结果显示,随着塑性指数的增大,本文模型的平均距离与球形模型的平均距离之间的差值逐渐增大。在接触刚度方面,本文模型相比球形模型更加贴近实验结果,并且随着塑性指数的增加,球形模型与本文模型之间的差值越来越大。本文模型结果与实验数据的相对偏差能够控制在5%以内,从而验证了本文模型的正确性,为更加准确地描述磨削表面零件的接触行为提供理论基础。     

基于虚拟边界的平面流场拓扑分析

拓扑分析是了解流场结构的重要途径。鉴于传统平面流场拓扑特征提取算法的不足,本文提出了一种新的拓扑分析方法。该方法首先通过边界矢量镜像处理,建立一个带虚拟边界的扩展流场;然后针对扩展流场,按照临界点理论提取拓扑特征。最后,根据流场的实际定义域,对拓扑特征进行裁剪,得到最终的流场拓扑。由于虚拟边界的引入,本文方法能够按照封闭式分界线的检测方式,检测开放式分界线和极限环。此外,本文方法无需任何修改即可用于局部拓扑分析,局部分析结果与全局结果基本一致。测试结果表明,本文方法简化了拓扑特征提取过程,提高了拓扑分析性能。     

一种计入横向剪切变形的各向异性板弯曲分析新方法

本文提出一种各向异性板弯曲分析新方法,既考虑了横向剪切变形影响,又具有经典理论的简明性,易被工程人员接受。算例表明,本文方法分析精度较高。     

特征向量导数计算的改进直接扰动法

本文对特征向量导数计算的一种“直接扰动法”进行了改进,使之精度进一步提高。本文不仅从理论上,而且算例结果也证实了这种改进是合理而有效的。     

用库仑-莫尔屈服准则对厚壁球的极限分析

用库仑－莫尔屈服准则对厚壁球进行了极限分析。该分析能够较好地反映出考虑材料的拉压屈服强度不同而对结构极限承载能力的影响。结果表明,厚壁球的极限承载能力随坟拉比Ｋ的增大而增大。本文导出的公式,对于理论研究和工程设计都具有参考价值。     

基于空间光调制器获得空心光束的数值模拟和实验研究

光镊技术中,会聚的空心光束形成的能量光阱可用来捕获吸光性颗粒或操纵吸光性颗粒沿光轴方向运动。采用Gerchberg-Saxton(GS)算法计算所需相位,并将相位载入相位型空间光调制器来获得空心光束。为了提高会聚的空心光束能量,对空间光调制器相位屏进行预处理,叠加数字闪耀光栅位相,实现了将四个一级衍射谱闪耀至零级干涉极大位置,空心光束能量提高到原来的4.7倍。为了消除空间光调制器二维光栅结构所形成的零级谱亮斑以及高级谱的影响,在相位屏上加入球面波相位,使得空心光束衍射谱平面与零级谱平面的空间位置分离,并采用带通滤波器将空间光调制器的零级谱亮斑和高级谱滤掉。采用高度会聚透镜将所得空心光束会聚为微米尺寸,可应用于捕获吸光性颗粒。另外,利用离散傅立叶变换的平移原理实现空心光束实时平移,该方法可应用于实时操纵吸光性颗粒移动。     

冲击载荷下含表面裂纹圆柱壳体的动态断裂

动态载荷下含表面裂纹的有限尺寸构件的断裂问题在工程实践中有着重要意义,但由于此类问题非常复杂,目前还不能求得解析解。本文针对含轴向半椭圆盘状表面裂纹的圆柱壳体,应用有限元法研究了动态载荷下其断裂问题,计算了动态应力强度因子与静态应力强度因子的比值KdIyn(t)/KsIta。从计算结果可以得出,比值KdIyn(t)/KsIta与结构和裂纹的尺寸有关,而与冲击载荷的大小无关。本文所得结果在一定程度上揭示了圆柱壳体表面、裂纹面、物质惯性和弹性波的相互作用及其对动态断裂的影响。     

Stress Analysis of Orthotropic Hollow Noncircular Cylinders

The paper proposes an approach to solving three-dimensional stress problems for hollow orthotropic cylinders with noncircular cross section and certain end conditions. The approach is based on the method of separation of generatrix and directrix variables, discrete Fourier series, and the stable method of discrete orthogonalization. The results of analysis of an orthotropic cylinder are presented     

半无限空心截锥的特征值与端部效应

本文通过Birkhoff-Morgan关于单参数连续群不变性理论建立了空心半无限截锥的特征值方程,由此可以得到不同锥角下空心锥体的特征值,利用最小二乘法,本文得到了应力展开式中的各特征值系数,并由此得到问题的解。     

圆形空心截面约束层阻尼梁整体单元建模与振动分析

增加阻尼对结构振动抑制具有很重要的意义,为克服三维有限元建模单元数量较大的问题,采用整体单元方法求解圆形空心截面约束阻尼梁的拉伸、弯曲和扭转振动。分析结果同三维有限元分析结果作了比较,证明了该方法的可行性,为圆形截面构件组成的刚架和桁架结构约束阻尼层振动抑制分析提供了简单的计算方法。     

π平面上原状土的空心扭剪试验

为了通过空心扭剪试验获得原状土在π 平面上的屈服特性,在分析空心扭剪试验仪加载过程和加载特点的基础上,研究了空心圆柱试样可实现的应力状态,并设计了相应的加载路径．与重塑试样不同,原状土样的初始应力状态位于K0 固结线上而不是等倾线上,因此,其加载路径应从原点开始沿K0 固结线行至原始应力状态,然后再在π 平面上进行以初始应力为起点的等p 试验．在考虑原状土的初始应力状态和各项异性的基础上,针对具有不同主应力方向角的平行试样,给出了等p 条件下保持主应力方向角不变的加载路径实现方法,采用该方法可得到任意平均主应力时π 平面上六分之一范围内的屈服曲线,该范围对应于大主应力方向角从-45o~45o．本文设计的加载方案可完成真三轴试验的部分功能,但经济成本相对较低,操作方法简单易行．     

Solving the Stress Problem for Hollow Cylinders with Corrugated Elliptical Cross Section

The paper presents an approach based on three-dimensional elastic equations to solve boundary-value stress problems for hollow cylinders with corrugated elliptical cross section. Discrete Fourier series are used to make the problem one-dimensional and then to solve it by the stable discrete orthogonalization method. Solutions for cylinders of different thicknesses are presented     

周向导波在空心圆柱体中传播的数值模拟研究

在石油、化工、食品和城市供水等行业,由于腐蚀等原因而引起泄漏事故,造成巨大的经济损失和资源浪费.因此,能够预先检测到管道缺陷避免事故发生显得十分重要.基于弹性动力学理论,利用Matlab编程实现周向导波在空心圆柱体中传播的数值模拟.利用特征函数展开法计算出周向导波的频散曲线及0.6MHz和1MHz各个模态的时域波形图并据此分析激励方式同周向导波传播的关系,频率为1MHz或0.6MHz时,1和2模态在空心圆柱壳中传播的周向导波中处于主导地位:各模态的径向或周向位移幅度会受到激励入射角的影响而变化并且周向导波的位移幅度随着激励入射角的增加而增加:得到特定频率下,周向导波各模态径向、周向位移的变化关系.本文结果为进一步利用实验方法研究周向导波在空心圆柱体中传播特性和缺陷检测奠定了基础.     

Stress Solution for Transversely Isotropic Corrugated Hollow Cylinders

The stress problem for corrugated hollow transversely isotropic cylinders is solved in three-dimensional formulation for certain end conditions. Discrete Fourier series are used to make the problem one-dimensional, which is then solved by the stable discrete-orthogonalization method. Examples of analysis are given__________Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 3, pp. 62–69, March 2005.