基于二阶摄动法求解区间参数结构动力响应

在处理区间参数结构动力响应问题时,现有的分析方法大多局限于一阶区间分析方法. 如果参数的不确定量稍大,采用一阶区间分析方法对结构动力响应范围进行估计可能会失效,所以需要考虑二阶区间分析方法.但是采用基于区间运算的二阶区间分析方法得到的结果将会对动力响应范围过分高估. 为了克服以上缺点,首先基于二阶摄动法得到结构动力响应广义函数. 然后通过求解此动力响应函数的最大和最小值,将结构动力响应区间的问题转化为序列低维箱型约束下的二次规划问题. 最后采用DC 算法(di erence of convex functionsalgorithm) 对这些箱型约束下的二次规划问题进行求解. 这样可以在不引入过多计算量的情况下,避免了对动力响应范围的过分估计. 通过数值算例,将该方法和其他区间分析方法进行比较,验证了该方法的有效性与精确性.      

基于分裂法及Hermite多项式逼近的随机有限元

针对随机结构响应的统计矩、可靠性、灵敏度分析问题,提出了一种新的基于Hermite多项式逼近的随机有限元方法.所提方法利用分裂法将多维响应函数问题转换成单维问题,并采用Hermite多项式逼近单随机变量的响应函数,Hermite多项式系数由Gauss-Hermite积分法求解,最后利用Monte-Carlo法求解显式化后的响应函数的统计矩、失效概率、灵敏度.本文方法简单实用,不用考虑计算导数和设计点问题,因此可十分方便的用于结构的概率分析.文中算例充分说明了所提方法的合理性与可行性.     

多自由度非线性动力学方程的能量校准算法

针对非线性动力学方程,通过Taylor展开和Duhamel积分,得到一个具有待定参数的逐步积分求解公式;通过数学变换,将原动力学方程转换为一个能确定待定参数的能量校准方程;最后将该参数回代入逐步积分公式,得到数值解.数值算例的结果说明了该方法的有效性,可以消除算法阻尼和抑制数值解发散,同时,在大步长的条件下也得到了非常准确而且稳定的结果,可以对系统长期性态进行仿真.     

基于随机响应面法的可靠性灵敏度分析及可靠性优化设计

基于随机响应面法建立了可靠性灵敏度分析方法,并将其用于结构可靠性优化设计。建立的方法利用随机响应面法将隐式的结构响应函数转换成显式函数,在显式的响应函数基础之上求解失效概率和进行可靠性灵敏度分析,得到的可靠性灵敏度能为基于函数梯度的优化算法提供梯度信息。算例表明,本文提出的可靠性灵敏度分析方法具有较高的效率和精度,提高了结构可靠性优化设计的效率。     

水平圆管中受压扭作用管桩屈曲后的解析解

首先建立了考虑自重、受水平圆管约束的管柱在压担组合作用下的屈曲方程：此方程为四阶强非线性常微分方程,难以直接精确求解;通过管柱的正弦屈由分析,找到了方程中的小参数;利用小参数摄动法求解了强非线性屈曲方程,得到了管柱螺旋屈曲后的实际屈曲构形解析解,由此可进一步得到管柱发生螺旋屈曲的临界载荷;所得解析结果与数值计算结果及本文结果退化后与文献中的相关结果比较都有良好的一致性．     

不确定结构动力区间分析方法研究

将结构中的不确定性参数用区间数来表示,建立了系统的区间动力特征方程和动力控制方程.通过将Monte Carlo方法引入到区间分析中来,并改进了一般Monte Carlo方法在区间模拟中存在的缺陷,对区间动力特征方程和动力控制方程进行了求解,得到了结构的固有频率、位移响应和应力响应的区间计算结果.算例表明改进的Monte Carlo方法求解简单,具有普适性,能够给出较高精度的响应区间.     

结构电磁有限元分析的网格依赖性研究

分析了基于有限元方法的超材料电磁性能仿真分析结果对有限元网格的依赖性.通过对仿真结果的分析,发现基于S参数的材料性能参数反演结果对S参数的计算准确度的依赖性巨大,特别是处在谐振频域的S参数误差会导致等效电磁参数的性态误差.针对基于求解频率的网格自适应技术对远离求解频率的谐振频域的分析结果的准确度改善不够这个问题,需要确定合适的求解频率来执行网格自适应.提出了一种改进电磁性能仿真分析准确度的方法,其基本思想是首先给定一个初始的求解频率值,根据Kramers-Kronig关系反演等效电磁参数,进而获得谐振频率的近似值,并把此值作为求解频率来实现网格自适应以获得合适的网格剖分,最后经扫频获得S参数并进行等效电磁参数的反演.数值结果表明,该方法可有效提高仿真分析和参数反演的准确度.     

求解非线性反问题的大范围收敛梯度正则化算法

基于同伦映射的思想,改进了求解非线性反问题的梯度正则化算法。通过路径跟踪有效地拓宽了梯度正则化算法求解的收敛范围。对于正则化参数的修正,通过引入拟Sigmoid函数,提出了一种下降速率可调的连续化参数修正方法,在保证迭代稳定的条件下,得到较好的计算效率,同时保证该算法具有很好的抵抗观测噪声能力。实际算例表明,该方法收敛范围宽,计算效率高,在存在较强观测噪声的条件下也能得到很好的反演结果。     

带位移偶次方项非线性随机振子在位移参数激励下的概率解

论文用指数多项式闭合或EPC(Exponential Polynomial Closure)法分析了具非零均值响应的带位移偶次方项非线性随机振子在参数激励下响应的概率密度函数解.给出了求解过程并通过算例分析验证了指数多项式闭合法在此情况下的有效性.数值结果显示,指数多项式闭合法得到的响应概率密度结果与蒙特卡洛模拟的结果符合较好,尤其是在对系统可靠性分析起主要作用的概率密度函数尾部区域符合很好.     

移动荷载下上覆弹性板饱和地基的动力响应

用半解析法对移动条形荷载作用下上覆弹性板饱和两相弹性介质的动力响应问题进行了研究。由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier展开。假设响应函数形式,利用待定系数法求解了考虑固液耦合作用的两相介质在移动荷载作用下的土体位移,有效应力及孔压表达式。求解过程中考虑了土体和弹性板之间的相互作用,并假设土体与弹性板的竖向位移相等。通过计算给出了各参数对土体位移和孔压响应和的影响。数值结果表明弹性梁刚度对位移和孔压响应有较大影响。     

高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统动力学响应特性

为了给弹载记录仪的防护设计提供依据,从机械振动的角度揭示了高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统的动力学响应机理。在分析弹载记录仪内部载荷传递关系的基础上,基于双自由度弹簧-质量-阻尼系统建立了一种简化的防护系统动力学响应模型,并开展了数值模拟,通过脉冲响应分析和谐响应分析辨识了模型参数。理论计算与数值模拟的对比分析结果表明:建立的动力学响应模型能较准确地预测高冲击载荷作用下弹载记录仪防护系统的动力学响应特性。在此基础上,以模型的幅频响应特性为依据,分析了防护系统动力学响应特性随各种参数的变化规律。研究结果可为更有效地指导弹载记录仪的防护设计提供依据。     

Establishing strain response model of vibrational structure by strain modal analysis approach

An analysis of the stress field under a dynamic load in strength design and fatigue life estimation is a topic of great importance. Based on the theory of vibrational displacement modal analysis, the principle and techniques of vibrational strain modal analysis are developed. The peculiarities of the strain transfer function matrix, the test approaches of it and the relation with the displacement transfer function are expounded. Resistance strain gauges are used to measure the strain transfer function and the modal parameters are identified on this basis. After that, the strain response expression and thereby the stress response expression are obtained.     

Review of terramechanics models and their applicability to real-time applications

ISTVS embarked on a project in 2016 that aims at updating the current ISTVS standards related to nomenclature, definitions, and measurement techniques for modelling, parameterizing, and, respectively, testing and validation of soft soil parameters and vehicle running gear-terrain interaction. As part of this project, a comprehensive literature review was conducted on the parameterization of fundamental terramechanics models. Soil parameters of the empirical models to assess off-road vehicle mobility, and parameters of the models to characterize the response of the terrain interacting with running gears or plates from the existing terramechanics literature and other researchers’ reports were identified. This review documents and summarizes the modelling approaches that may be applicable to real-time applications of terramechanics in simulation, as well as in controller design.     

磁力双稳态压电悬臂梁俘能器的非线性振动特性研究

为研究双稳态压电俘能系统的相关特性,首先,建立了外界激励作用下双稳态压电悬臂梁俘能系统的等效数学模型;其次,运用谐波平衡法计算获得了系统的动力响应方程,通过绘制的动力响应曲线发现了系统中幅值与功率的解均存在跳跃现象和多解的不稳定区域;最后,分析比较了不同参数对系统动力响应的影响特性。研究结果为优化双稳态压电悬臂梁俘能器的设计和应用提供了理论依据。     

大跨桥梁参数识别响应面方法中的近似函数及样本选取

以某大跨斜拉桥实验室物理模型设计参数与动力特性之间复杂的隐式关系为对象,分析响应面模型中近似函数和试验样本对回归模型精度的影响。首先推导多项式和径向基函数响应面模型的建模方法,然后基于斜拉桥三维空间模型的有限元动力分析,比较分析完全二阶多项式与几种径向基函数模型在设计域和扩展设计域内以及噪声污染情况下的回归精度。最后对几种少量样本的试验设计方法和响应面试验设计方法进行了分析。结果表明,径向基函数模型各方面性能优于多项式模型,响应面实验设计方法优于其他方法,少量样本可采用D优化设计,较多样本情况下以中心复合设计较佳。     

香港地区地震风险评价和设防区划

香港地区隶属于中国板内地震区中的东南沿海块缘地震带。港-九块体为晚中生代至早第三纪以来以持续稳定上升为主的块体, 块体活动性明显地低于其周边相对下沉的中新生代盆地。为此, 赋予港-九块体为最大可信震级M=5.5级潜在震源区, 而其周边中新生代断陷盆地则为最大可信震级M≥6.0潜在震源。从大陆地震构造成因的环境、潜在震源可信震级范围M=5.0～7.5和近源地震动饱和等三个方面的可比性, 结合中国大陆地震震源破裂尺度和地震烈度影响场, 所建立的反映中国地震构造和震源破裂及地震烈度影响场特点的PGA和反应谱地震动衰减预测关系式可用于香港地区。以50%概率时的中值对中国强震记录的对比, 本研究所提供的经验期望预测关系式, 能包络实际的资料。因此, 用此地震动衰减预测模式对香港地区地震危险性进行评估, 将会得到相对保守地震动预测值。通过香港地区基岩地震动危险性分析和计算, 参照中国大陆地震设防标准, 进行了基岩设计参数确定和区划。以年概率P=0.02、P=0.002、P=0.0004三个概率标准, 对应的地震动重复周期大约分别约为50a, 500a, 2500a的基岩PGA和反应谱, 作为香港地区基岩上构筑物和建筑物可选的基…     

The Effect of Strain Rate,Specimen Geometry and Lubrication on Responses of Aluminium AA2024 in Uniaxial Compression Experiments

The ability to observe and quantify intrinsic material response to loading at different rates of strain has been improved by reducing the errors of mechanical characterisation in uniaxial compression experiments. In order to perform comparisons of the results from uniaxial compression tests used to characterise mechanical properties of aluminium alloys at different strain rates, it is necessary to reduce errors resulting from factors such as specimen design. In this study, the effects of strain rate, specimen geometry and lubrication on the compressive properties of aluminium AA2024 alloy were quantitatively investigated by measuring the mechanical behaviour of this alloy as functions of strain rate, specimen aspect ratio and lubrication condition. Both the deformation history and the failure mode were identified using low and ultrahigh speed photography. The interaction of factors influencing the measured stress-strain response was quantified, and suitable specimen aspect ratios for compression tests at different strain rates were identified.     

Assessing dynamic response of multispan viscoelastic thin beams under a moving mass via generalized moving least square method

Dynamic response of multispan viscoelastic thin beams subjected to a moving mass is studied by an efficient numerical method in some detail. To this end, the unknown parameters of the problem are discretized in spatial domain using generalized moving least square method （GMLSM） and then, discrete equations of motion based on Lagrange＇s equation are obtained. Maximum deflection and bending moments are considered as the important design parameters. The design parameter spectra in terms of mass weight and velocity of the moving mass are presented for multispan viscoelastic beams as well as various values of relaxation rate and beam span number. A reasonable good agreement is achieved between the results of the proposed solution and those obtained by other researchers. The results indicate that, although the load inertia effects in beams with higher span number would be intensified for higher levels of moving mass velocity, the maximum values of design parameters would increase either. Moreover, the possibility of mass separation is shown to be more critical as the span number of the beam increases. This fact also violates the linear relation between the mass weight of the moving load and the associated design parameters, especially for high moving mass velocities. However, as the relaxation rate of the beam material increases, the load inertia effects as well as the possibility of moving mass separation reduces.     

DYNAMIC RESPONSE OPTIMIZATION DESIGN FOR ENGINEERING STRUCTURES BASED ON RELIABILITY

IntroductionTheoptimumdesignofstructuraldynamicresponseisoneoftheimportantcontentsinthestructuraloptimizationdesign ,inwhichtherespondedphysicalquantityofstructuresunderdynamicexcitationaretakenasobjectorconstraintfunctions.Fortheproblemcomesdownsimultaneouslytothedynamiccharacteristicanalysisandthedynamicresponseanalysisaswellastheoptimumdesign ,itismoredifficultandcomplicatedthantheproblemofstructuralstaticoptimumdesign[1].However,therestillcomeoutsomeresearchproductionsinpastyears.Forexampl…     

捷联陀螺动态误差系数的正交三轴速率试验标定及其试验设计

本文提出了一种在三轴转台上标定捷联陀螺动态误差系数的正交三轴速率试验方法，同时应用最优试验设计理论，进行了试验计划的优化设计。采用该方案只需一次测试就可辨识出陀螺的全部动态误差系数，且辨识结果具有统计优良性