一种调整线性振动系统特征参数的方法

在设计一个线性振动系统时,为了获得某些希求的特征参数;或者为了调整数学模型的特征值,使能与试验值更好地符合,往往需要对原数学模型作些修改。利用线性规划,本文给出了一种求解逆特征值问题的迭代方法。通过算例说明本文方法是对线性振动系统进行再设计的一种有效和可靠的方法。     

大规模边界元模态分析的高效数值方法

随着大规模快速边界元计算技术的发展,在复杂结构的动态设计、振动与噪声分析中愈来愈多地采用边界元法,因此求解大规模边界元特征值问题、进行复杂结构和声场模态分析,成为工程应用中一个十分重要,但却极具挑战性的课题,目前国际上还没有十分有效的数值方法.本文针对边界元法中典型的非线性特征值问题,提出了一种通用、高效的数值解法,称为基于预解矩阵采样的Rayleigh-Ritz投影法,记为RSRR.首先,通过求解一系列频域边界元问题来构造特征向量搜索空间,进而可以采用Rayleigh-Ritz投影,将原问题转化为一个可以采用现有方法求解的小规模缩减特征值问题;其次,为了降低Rayleigh-Ritz投影过程的计算量,基于解析函数的Cauchy积分公式,构造了边界元系数矩阵的插值近似方法,以及缩减特征值问题系数矩阵的快速计算方法,给出了插值项数的估计策略;最后,将RSRR与声学快速边界元法结合,应用于大规模吸声结构的复模态分析.数值算例表明,RSRR方法能够可靠地求出给定频段内的全部特征值和特征向量,具有计算效率高、精度高、通用等优点.     

随机结构系统的一般实矩阵特征值问题的概率分析

由于工程实际结构的复杂性和所用材料在统计上的离散性以及测量、加工、制造误差的存在，必然导致具有随机参数的随机结构振动系统，按结构参数的性质来划分，随机振动问题包括两方面内容：(1)确定结构问题；(2)随机结构问题。本文以现代数学理论为依托，研究了随机结构系统的一般实矩阵的特征值问题。根据Kronecker代数、向量值和矩阵值函数的灵敏度分析、一般二阶矩法和概率摄动技术给出了计算随机结构系统的一般实矩阵的特征值和特征向量的数值方法，可以有效地得出随机结构系统的一般实矩阵的特征向量的统计量，发展了2D矩阵值函数的随机结构系统的特征值问题概率分析理论。     

广义特征值问题中重特征值的特征向量导数

本文把重特征值的特征向量导数的计算方法，推广到非亏损矩阵的广义特征值问题，并给出了特征值导数也有重根时特征向量导数的计算式。本方法的优点是只需已知所考虑的重特征值的特征向量，因而计算量小，对于大型复杂结构更为适用。     

钢筋混凝土深梁频率特性的近似计算方法

讨论了纵向通长钢筋对等截面钢筋混凝土深梁自振频率的影响。首先建立了钢筋混凝土深梁的求解方程,然后提出了求解Timoshenko梁特征值问题的模态摄动法,最后通过算例,说明不同含钢率下钢筋混凝土深梁的自振特性的变化情况。算例表明,若忽略纵向通长钢筋的影响,计算所得的钢筋混凝土深梁的振动特征值将产生较大的误差。     

不确定参数闭环控制系统特征值的区间分析

运用区间理论,讨论了区间参数的结构振动控制问题,给出了求解闭环系统区间特征值的一种方法．基于区间参数导出了区间刚度矩阵和质量矩阵,然后利用矩阵摄动理论和区间扩张理论,推导了复区间特征值上下界估计的算法．这些结果是从二阶系统的左右特征向量出发得到的．将该文方法应用到悬臂梁的控制问题,数值结果表明它是有效的．     

用动态缩聚法求解结构的特征值问题

基于逐级逼近思想提出了一种新的动态缩聚法。保留和压缩的自由度通过一个缩聚矩阵联系，最初的缩聚矩阵由系统子矩阵定义。用循环的方法逐级逼近特征值及特征向量。计算实例验证了上述方法的可行性。     

基于偏转距离近似模型的动能撞击小行星防御任务脉冲轨道优化研究

小行星撞击对地球上的生命存在重大潜在威胁,动能撞击是目前最易实现且成熟度最高的防御方案.动能撞击任务的一种轨道优化指标为最大化偏转距离(即小行星被偏转前后近地距的改变量),若用数值积分的方法精确计算偏转距离, 会导致优化效率较低.在动能撞击任务的设计初期, 可以对动力学模型及偏转距离的计算方法进行简化,以提升优化效率. 本文首先将高精度模型简化为二体模型,分析了两种经典偏转距离解析模型的适用条件,同时提出一种基于近地点时刻预估的偏转距离近似模型; 考虑运载约束,将化学推进变轨简化为脉冲推力变轨,建立了直接转移(两脉冲及三脉冲)和行星借力飞行转移(单次及两次借力)的动能撞击轨道优化模型,利用遗传算法求解了优化问题. 以偏转小行星Apophis为例, 相比于解析模型,验证了本文提出的近似模型可以同时提升最优性、降低求解复杂性. 优化结果表明,三脉冲直接转移方案与两脉冲直接转移方案的最优偏转效果基本一致,借力飞行转移方案相比于直接转移方案对偏转距离的提升效果并不明显.在动能撞击任务的前期设计中, 可以基于二体模型进行防御效果的快速评估,虽然对计算偏转距离存在一定误差, 但对防御窗口的优化结果影响不大. 进一步,数值求解偏转距离时, 可通过引入主要引力摄动项(金星、地球、木星)修正二体模型,使其与高精度模型之间的求解误差在1%以下.      

对胡海昌的小参数法的补充

专著提出了计算特征向量摄动的一种非模态展开法，本文对这一方法中参数μ或者矩阵μ如何选取的问题进行了研究，分析了μ的数学本质，并指出对于重特征值问题，μ只要是一个适当选定的标量常数既可，无需是个矩阵。     

特征值问题的边界形状灵敏度

研究连续系统振动特征值问题的边界形状灵敏度满足什么方程和边界条件,如何离散化作近似计算结果表明：如果采用相同的有限单元剖分模式,边界形状灵敏度方程和特征值问题方程具有相同的系数矩阵,但前者是非齐次方程,后者是齐次方程;前者需要施加非齐次边界条件,后者施加齐次边界条件。     

任意非亏损矩阵特征灵敏度分析的模态展开法

把特征向量的各阶导数表示成所有模态的线性组合，并利用左模态与右模态间的双正交性，首先导出了任意非亏损矩阵的重特征值的一阶导数所满足的特征值问题，然后根据此特征值问题无、看重根的情况，再导出了异导重特征值和等导重特征值对应的可微特征向量、特征值和特征向量各阶导数的一般计算公式。算例显示了方法的正确性。     

一般实矩阵特征值问题的多维灵敏度分析

应用Kronecker代数和矩阵微分理论系统发展了一般实矩阵特征值问题的矩阵灵敏度分析方法，结构系统特征值和特征向量的导数很方便地排列成二维矩阵，所得的结果很容易形成计算机程序。     

一类结构的（n－3）重根及其非退化性

基于陀螺模态综合法，从总装阵的块式结构出发，构造性地证明了具有ｎ片桨叶的旋翼型结构陀螺特征值问题存在一系列的（ｎ－３）重特征根，得到了对应的（ｎ－３）个完备的振型．结论进而推广到有阻尼的旋翼型结构．继续研究证明过程表明：结论适用于更广泛的一类具有重复子结构的结构系统，结果表明这类结构几何上的重复性或对称性导致的重根不会引入退化性．不同类型的算例验证了所得到的解析结果．本文还试图说明动力子结构法的定性性质保持特性是值得继续探讨的课题     

非对称矩阵特征值问题密集模态重分析方法

本文提出了一种非对称矩阵特征值问题的密集模态重分析方法。它将原密集特征值问题表达为与其临近的某一重特征值问题的小摄动,从而密集模态的重分析问题就转化为重频模态的重分析问题。     

Sensitivity Analysis of Multiple Eigenvalues*

ABSTRACT

This paper is devoted to sensitivity analysis of eigenvalues of nonsym-metric operators that depend on parameters. Special attention is given to the case of multiple eigenvalues. Due to the nondifferentiability (in the common sense) of multiple roots, directional derivatives of eigenvalues and eigenvectors in parametric space are obtained. Sensitivity analysis is based on the perturbation method of eigenvalues and eigenvectors. The generalized eigenvalue problem and vibrational systems are also investigated. Strong and weak interaction of eigenvalues are distinguished and interactions in two- and three-dimensional space are treated geometrically. It is shown that the strong interaction of eigenvalues is a typical catastrophe. Simple examples that illustrate the main ideas are presented. The results obtained are important for qualitative and quantitative study of mechanical systems subjected to static and dynamic instability phenomena.     

智能结构密频系统振动控制及其摄动分析

提出一种智能结构密频控制规律的设计方法。其主要工作为：将密频子空间转化为重频子空间,把密频系统作为重频系统上的摄动;为了解决重频密频子空间相对应的特征向量选取的敏感性问题,通过摄动分析得到与重频密频子空间相对应特征向量的线性组合并利用闭环系统特征值极点配置的方法得到重频密频系统的振动规律;把所设计的振动控制规律作用于原系统和摄动系统上,讨论了结构参数改变后对系统的动态特性的影响;最后通过算例证明该方法的有效性。     

Stability analysis of abnormal multiplication of plankton using parameter identification technique

This paper presents the mathematical approach for the abnormal multiplication of plankton. An abnormal multiplication can be expressed as an unstable problem and the stability of the system is investigated by introducing eigenvalues of a mathematical equation. The stability of the system can be judged by an eigenvalue based on the Lyapunov's stability theory. In this paper, the Arnoldi‐QR method is used to obtain eigenvalues and eigenvectors of the system. The mode superposition method is employed to create spatial distribution needed to analyse the stability. To obtain the objective eigenvalue, the parameter identification technique is employed. The finite element method is used for the discretization in space. Lake Kasumigaura, which is located in Ibaraki Prefecture in Japan, is selected and actual data in 1975, 1976, 1991 and 2000 are used in order to investigate the stability of the specified lake in Japan. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向

对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的所有项. 研究表明,高次耦合模型不仅适用于小变形问题,而且还适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理大变形问题上的不足. 旋转悬臂薄板相邻两阶模态间既有柔和的频率转向现象也有剧烈的频率转向现象. 柔和的频率转向伴随着的振型转换的过程是连续的,而剧烈的频率转向伴随着的振型转换的过程则是不连续的. 相隔多阶模态间存在传递性频率转向,并伴随着振型转移.      

A GEOMETRIC THEORY IN INVESTIGATION ON MODE LOCALIZATION AND FREQUENCY LOCI VEERING PHENOMENA

According to the mapping theory in complex plane,the geometric features of eigen fre-quency loci of systems undergoing free vibrations are investigated.It is concluded that the phenomenaof curve coalescence and veering can be described in a unified manner from the singularities of map-ping from the complex parameter plane onto the complex frequency plane.The formation of a branchpoint in the parameter space is the foundation of explaining localization and veering phenornena.Bythe use of condensation to reduce the dimension of a system,the scope of application of the geometrictheory is widely expanded.The theory is applied to examples to verify the validity of the proposed ap-proach.The present work is an improvement and extension of recent work by M.S.Traintafyllou etal.,