非对称非线性随机系统的等价线性化方法及其应用

本文提出了非对称非线性系统在随机干扰下的等价线性化方法以及系统随机反应统计矩的迭代求解方法；在此基础上，利用文献（３）中建立的有损伤结构非对称滞变恢复力模型，研究了结构在主余震作用下的随机反应，最后通过算例比较，验证了本文所提方法的合理性。     

机床非线性颤振的分段线性化及其数学模型

通过引入非线性调制环节N(S),本文实现了非线性颤振的分段线性化,建立了统一的切削动力学系统模型。这一模型使线性颤振理论、非线性颤振理论趋于统一,并使超声振动切削抑制颤振的机理从理论上得到解释。     

一般强非线性振动微分方程式的线性化和逐步积分法

介绍了对一般强非线性振动微分方程进行线性化并采用相应的Wilson-法进行逐步积分计算的数值计算方法。大量应用实践表明该方法计算结果正确、可靠、计算速度快,是一种非常有效的计算分析的手段。可以应用于一般非线性动力学方程的求解。     

基于等效线性化法的弱非线性体系下的地震响应分析

对弱非线性单自由度非自由振动系统结构在白噪声地震激励下的随机响应问题进行了研究。首先,建立了结构的弱非线性响应方程;然后根据能量平衡原理对运动方程进行了等效线性化;最后获得了金井清谱(Kanai-Tajimi谱)下等效线性化方程的位移响应及速度响应的方差,将弱非线性随机响应问题简化为求解线性随机响应问题,并给出了算例验证。结果表明,该方法可以准确得到弱非线性随机响应问题的解。同时,建立了单自由度结构弱非线性随机响应频域分析的统一解析解法。     

非线性泊松问题的拟线性化边界积分方法研究

非线性泊松问题在热传导和多孔催化粒子的扩散反应等问题中是非常常见的,为此,利用广义拟线性化迭代理论,提出了一种非线性泊松问题的新的数值迭代方法.该方法将非线性方程转化成一序列线性方程的迭代,其优点是初始值的选取具有一定的理论基础,并且在一定的初始值条件下,迭代结果将单调地收敛于非线性问题的解.将此迭代方法与边界元和双互易杂交边界点方法结合,并用于非线性泊松问题的求解,比较了两种方法的结果精度,收敛速度及不同初始值下的稳定性.结果显示,基于拟线性化的双互易杂交边界点法具有较高的稳定性和计算效率,并且收敛速度为平方阶.     

三阶非线性发展方程的线性化有理逼近方法

研究了三阶非线性发展方程的初边值问题的解。采用基于Sinc函数的微分求积法发展了线性化有理逼近方法。通常的配点法不适用于上述三阶问题的求解。本文把提出的方法用于求解KdV方程,取得了良好的效果。     

多自由度柔性结构非线性随机振动响应分析方法

随机等效线性化方法是多自由度结构非线性随机振动分析的有效方法,然而柔性结构隐式的系统方程限制了该方法的应用.本文首先提出了把多自由度柔性结构隐式系统方程显式化的等效非线性系统建立方法,该方法结合模态分析,将系统几何非线性作用等效为模态坐标的高次多项式组合,把多自由度物理系统转化为容易求解的模态系统;在此基础上运用随机等效线性化技术建立柔性结构非线性随机振动响应分析方法.该方法通过引入虚拟激励原理,大幅提高了计算效率,使对多自由柔性结构的非线性随机振动响应分析成为可能.通过算例分析,本文分析结果和精确解与数值模拟解的比较结果表明,本文方法具有较好的计算精度和较高的计算效率,能够应用于实际柔性工程结构的随机振动响应分析.     

一种改进的等效线性化方法

提出了一种改进的等效线性化方法.将现有方法中忽略的高阶谐波项作为等效线性方程的外激励,得到非齐次的等效线性化方程,利用谐波平衡法将该方程分解为一系列常微分方程组,用摄动法求解.算例表明,本文方法不仅提高了等效线性化方法的精度,而且对现有方法不能处理的含偶次非线性系统的分析同样有效.     

含空洞非线性材料的本构势和空洞扩展率

本文基于体胞模型的解析分析,分析了含空洞非线性材料的宏观本构势,得到了各种幂硬化指数下宏观应力和基体平均流变应力之间的相关曲线.当基体是遵循经典塑性全量理论时,这些曲线方程就是一簇依赖于空洞体积比和硬化指数的屈服面方程.当基体是粘性体时,这些方程就是粘性约束方程.通过曲线拟合的方法,本文发展了修正的Gurson方程,使之适合于不同硬化指数的情况.最后本文计算了粘性体中空洞的相对扩展率,结果与已有体胞模型的数值模拟计算结果相当一致.     

一类强非线性系统周期解的能量迭代法

应用能量原理，引入牛顿线性化思想进行迭代，求强非线性Ｌｉｅｎａｒｄ方程的周期解。例子说明本方法行之有效且精度高。近似解析解表达式可借助计算机推出     

多孔介质非线性渗流问题的摄动解

考虑变形多孔介质渗透参数(渗透率和孔隙度)与孔隙压力呈负指数变化的特点，建立了多孔介质渗流问题的数学模型，采用积分变换方法求出了一维非线性渗流问题的摄动解，并对常数渗透参数和指数渗透参数的渗流问题进行对比分析，计算结果表明：两者之间的差别较大，且渗透参数的变化对于流体渗流中后期过程有着重要的影响，但对渗流早期影响不大，这对于定量研究工程中非线性渗流问题模型参数的相对重要性提供了可靠的理论依据。     

非线性方程组的解法:局部弧长法

描述了一个新的非线性方程组的求解方法——局部弧长法．该方法是在弧长法的基础上发展起来的适合于材料非线性有限元分析的数值解法．其约束方程充分利用了结构中破坏区域内的非线性变形信息,有效地解决了材料非线性分析中的稳定性与收敛性问题．数值计算表明,该方法不仅适合于求解结构的极限承载能力,也适合于求解结构达到极限承载参力以后的荷载－变形的全过程     

激光陀螺惯性测量单元系统级标定方法

传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求.首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发推导了惯性测量单元的系统级误差参数标定Kalman滤波模型,该模型包含了陀螺和加速度计零偏、比例因子、安装误差在内共21维标定误差状态变量,且仅以速度解算误差为观测量.依据所建立的模型和设计的标定路径对此系统级标定方法进行了仿真,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.005°/h和0.005 mg,安装误差估计精度优于1″,比例因子误差优于1ppm,满足高精度惯导系统的标定需求.     

Stationary and non-stationary probability density function for non-linear oscillators

A method for the evaluation of the stationary and non-stationary probability density function of non-linear oscillators subjected to random input is presented. The method requires the approximation of the probability density function of the response in terms of C-type Gram-Charlier series expansion. By applying the weighted residual method, the Fokker-Planck equation is reduced to a system of non-linear first order ordinary differential equations, where the unknowns are the coefficients of the series expansion. Furthermore, the relationships between the A-type and C-type Gram-Charlier series coefficient are derived.     

EPC procedure for PDF solution of non-linear oscillators excited by Poisson white noise

The stationary probability density function (PDF) solution of the responses of non-linear stochastic oscillators subjected to Poisson pulses is analyzed. The PDF solutions are obtained by the exponential-polynomial closure (EPC) method. To assess the effectiveness of the solution procedure numerically, non-linear oscillators are analyzed with different impulse arrival rates, degree of oscillator non-linearity and excitation intensity. Numerical results show that the PDFs obtained with the EPC method yield good agreement with those obtained from Monte Carlo simulation when the polynomial order is 4 or 6. It is also observed that the EPC procedure is the same as the equivalent linearization procedure under Gaussian white noise in the case of the polynomial order being 2.     

基于一类非局部宏-微观损伤模型的混凝土典型试件力学行为模拟

混凝土是一类典型的准脆性材料, 其受力过程中的非线性分析与裂纹模拟依然是具有挑战性的问题. 经典的断裂力学与损伤力学分别从间断与连续的视角对裂纹拓扑进行了描述, 是早期人们研究固体破坏问题的有力工具. 21世纪以来, 相场理论和近场动力学在预测裂纹的萌生、扩展与非线性分析方面取得了重要的进展. 最近, 结合统一相场理论与近场动力学的基本思想, 发展了一类非局部宏-微观损伤模型. 该模型引入物质点偶的概念来刻画由于变形引起的微细观损伤, 对微细观损伤在作用域中进行加权平均得到定量描述物质不连续程度的拓扑损伤. 通过具有物理机制的能量退化函数, 将拓扑损伤嵌入到连续介质-损伤力学的框架中, 这使得该模型在进行非线性分析的同时可以自然地进行裂纹模拟, 而毋须预设初始裂纹与裂纹扩展路径. 本文考虑细观物理参数的空间变异性, 采用非局部宏-微观损伤模型进行混凝土试件受力全过程的精细化模拟. 通过一维建模标定模型细观参数, 并探讨了细观参数与混凝土材料细观物理-几何特性之间的内在关联, 在此基础上采用二维模型进行精细化分析. 进而, 考察了材料参数空间变异性对混凝土单轴受拉试件和带缺口三点弯曲试件力学行为的重要影响. 本文的研究工作为非局部宏-微观损伤模型细观参数的试验标定与复杂应力状态下混凝土等准脆性材料的非线性力学行为研究提供了有意义的参考.     

弹塑性结构安定下限分析的无网格局部

将基于Voronoi结构的无网格局部Petrov-Galerkin法与减缩基技术相结合,建立了一种安定下限分析的新方法．为了克服移动最小二乘近似难以准确施加本质边界条件的缺点,采用了自然邻近插值构造试函数.通过引入基准载荷域上载荷角点的概念,消除了安定下限分析中由时间参数所引起的求解困难．利用减缩基技术,将安定分析问题化为一系列未知变量较少的非线性规划子问题．在每个非线性规划子问题中,自平衡应力场由一组带有待定系数的自平衡应力场基矢量的线性组合进行模拟,而这些自平衡应力场基矢量可应用弹塑性增量分析中的平衡迭代结果得到．算例结果证明了提出的分析方法的有效性．