块Lanczos法在大跨屋盖风致响应中的应用

提出块Lanczos向量直接叠加法分析大跨屋盖结构的风致响应.将适用于单个初始荷载向量的Lanczos方法推广到由多个初始荷载向量线性组合的一般动力荷载情况.由于不仅Lanczos块内的向量之间相互正交,而且Lanczos块之间也相互正交,屋盖结构的运动方程变换为块三对角矩阵的带状形式.这个途径不仅便于有效地应用时间域逐步积分解法,而且便于应用频率域解法.对脉动风荷载作用下的屋盖结构,多个初始荷载向量可应用本征正交分解得到.它将风压场分解为主坐标与协方差模态的组合,主坐标仅依赖时间而协方差模态仅依赖空间位置.根据圆拱顶屋盖模型风洞试验得到的风荷载,采用块Lanczos法、一般的Lanczos法以及传统的模态叠加法计算了屋盖竖向位移响应.对块Lanczos法的精度及效率作了讨论.     

大型非比例阻尼线性系统的地震反应复振型分析方法

对于大型非比例阻尼线性系统,当采用基于复振型的振型叠加方法进行动力反应分析时,按照通用算法(例如雅克比法)求解结构全部振型向量的计算工作量很大,甚至是不现实的.本文将经典阻尼系统中行之有效的Lanczos法和子空同迭代法加以推广和改进,给出了一组可对原来的方程进行自由度缩减的实向量基,然后与Foss变换相结合,得到一组实用的复向量基,使之适用于求解复杂非比例阻尼线性系统的任意低阶复振型和相应的复特征值,适用于任意扰力作用下的动力反应分析.理论推导和实例计算表明,本文所给出的复向量基概念清晰,计算效率高,能够适应对具有非比例阻尼特性的大型复杂结构进行动力分析的实际需要,其中包括地震作用下的时程分析和反应谱振型叠加分析.     

以Lanczos向量直接叠加法确定圆拱顶屋盖风致响应

提出以Lanczos向量直接叠加法确定大跨屋盖结构的风致响应。传统的模态叠加法中无法保证精确计算的特征向量一定能够参与动态响应。与传统模态叠加法不同,在生成正交的Lanczos向量算法中只产生在荷载展开式中有较大参与系数的向量,并用于后续的模态叠加法之中。产生第一个Lanczos向量的空间向量来自于屋盖风压场的本征正交分解(POD)。利用同步多点压力扫描技术对一个圆拱顶屋盖进行了风洞试验。利用所提出的方法分析了屋盖风致响应,并与传统方法以及采用平均风荷载作为空间向量的Lanczos向量直接叠加法进行了比较,说明了本文方法的有效性。     

A new appraoch of the dynamic substructure method

Researches show that there exists a modal transformation matrix which is similar to that of the fixed interface method in form but slightly different from that in content. Using the constrained modes and normal modes or Lanczos vectors, a new modal transformation developed from hybrid method is given, in which the interface forces are replaced by interface displacements. The first synthesis equations are assembled easily as with the fixed interface method, yet the interface coordinates can be further eliminated as with the free-interface method. The new method unifies the fixed- and free-interface methods as well as hybrid method,permitting easy implementation of the Lanczos vectors to replace normal modes so that only static modes are calculated. The dynamic substructure method thus becomes more flexible and efficient. This reveals the interrelations of various dynamic substructure methods. New formula for modal analysis and modal synthesis are developed and three examples are given for illustration.Supported by Doctoral Training Foundation of State Education Commission and NNSF of China.     

Sensitivity analysis based on Lanczos algorithm in structural dynamics

IntroductionTheproblemforcomputingeigenpairderivativeshasoccupiedmanyresearchersinthepastseveraldecades.SurveypaperbyAdelmanandHaftka[1]isanexcellentintroductiontothetopicandalsoindicatevariousdisciplinesofapplications.Thereasonwhysomanypeopleareinterestedinthisproblemisthatsensitivitiesplayaveryimportantroleinstructuraldynamics,optimalanalysisandcontrolsystemdesign ,andmayalsobeanexpensiveandtime_consumingtask.Researchonsensitivityofmultipleeigenvalueshasbeenanareaofsignificantinterestinrece…     

基于双边Lanczos算法的声子晶体复模态重分析

针对声子晶体拓扑结构修改时模态计算效率低的问题,提出基于双边Lanczos算法的复模态重分析。与全分析不同,本方法利用声子晶体原始结构的模态分析结果,通过双边Lanczos算法构建投影向量矩阵,将广义特征值方程映射进子空间来压缩矩阵规模,求解方程后再利用近似模态关系得到最终解。通过对尺寸和形状发生修改的声子晶体进行分析,验证了方法所求结果具有高精度,与全分析相比缩减了约35%的计算时间,在处理拓扑修改变化量大和计算规模大的声子晶体模态分析问题上有很大潜力。     

计算结构特征值问题的一种改进LANCZOS算法

本文提出了一种不同于块Lanozos方法的多个初始向量参加反迭代的改进Lanczos算法,它保留了Lanczos算法的优点同时保证了对重根的收敛.对算法进行了误差分析.算例表明本算法比块Lanczos算法更有效,     

核反应堆主系统管道的动力特性研究

本文系统研究了核反应堆主系统管道在局部破裂工况下的动力特性及非线性动力响应。采用统一动力子结构方法建立复杂管系的动力计算模型,采用Lanczos法和Arnoldi法分别求解系统的实、复特征值问题,分析了流速大小对系统固有频率的影响,在给定破口处的流体排放力后,采用Lanczos基矢量与模态综合相结合的自由度减缩技术,兼用伪力法、摄动法等技巧,求解管道系统的非线性动力响应。计算表明,采用本文的理论方法所研制的软件对核安全设计审批具有实用价值。文中给出了主系统管道的若干算例。     

基于Lanczos算法的模态重分析法及其在车身结构设计中的应用

模态重分析是指在结构修改之后不需要重新求解广义特征值方程,仅需要根据初始计算结果对修改后的问题进行求解,并能够在保证精度的前提下,提高计算速度。随着结构复杂度和修正量的增加,传统重分析方法的求解精度和稳定性随之下降。为此,利用初始结构模态分析结果,结合Lanczos算法和投影技术,采用缩减基方法求解修改结构的特征值和特征向量,使其同时具备了Lanczos向量快速收敛的优点和基于全局近似的缩减基向量的高精度。为了验证该方法的性能和准确性,对本文方法基于扩展基向量和瑞利-里兹分析的模态重分析法以及改进的单步摄动瑞利商逆迭代法进行了测试。测试结果表明,该方法具有最高的计算精度。同时,将该方法成功用于车架和车门的前期设计中,计算结果表明,该方法具备处理计算规模大、拓扑修改变化量大的结构分析问题的潜力。     

一种动力响应混合快速分析方法及其在功能梯度材料板瞬态响应分析中的应用

提出了一种把减基法嵌套在Newmark法中快速求解动力问题的混合算法.这种算法把Newmark法作为动力问题的基本求解器.而在嵌套减基法时,把参数样本空间对应的解集做成一个训练空间,采用贪婪算法进行减基空间基向量的自适应选取,进而由减基空间得到减缩系统.通过求解减缩系统对应的Newmark增量式来达到快速求解动力问题的目的.最后采用了一个无限大的功能梯度材料板的瞬态响应分析来验证文中方法的高效性和精确性.     

特征向量导数计算的Lanczos方法

本文对特征向量导数计算的Ｌａｎｃｚｏｓ法进行了改进，指出Ｌａｎｃｚｏｓ法对方程的缩阶效率取决于初始向量的选择，介绍了Ｌａｎｃｚｏｓ方法的发展，提出采用频率移位法选择初始Ｌａｎｃｚｏｓ向量。通过理论分析及计算机仿真说明移位Ｌａｎｃｚｏｓ方法可以将较大的方程组缩为一阶方程，在计算精度与效率上大大优于任选向量Ｌａｎｃｚｏｓ法和迭代Ｌａｎｃ－ｚｏｓ法     

基于梁平截面假设的复杂细长结构动力模型简化方法

针对纵向尺度显著大于横向的复杂细长结构,提出了一个基于梁平截面假设的模型简化方法,建立了具有物理意义的基向量。同时考虑这类结构截面变形的翘曲模式,增加了翘曲基向量,得到精度较高的简化动力模型。这样的简化模型可以用于原结构在不同边界条件的动力分析。结构频率计算的两个具体算例表明了简化方法的有效性。     

Stability of the Sliding Mode in Nonstationary Automatic-Control Systems with Variable Structure

The paper addresses the stability of the sliding mode in nonstationary automatic-control systems of variable structure. The parameters of dynamic states are assumed to vary arbitrarily and continuously within a given bounded domain. The existence and stability conditions for the sliding mode on the switching hyperplane are established. They define nonstationary sets that contain phase velocity vectors directed away from the sliding hyperplane. The sets do not have common points with the switching hyperplane, except for the origin, for the known extreme values of the discontinuous coefficients of logical controls. This is the essence of the necessary and sufficient conditions for the stable sliding mode of the automatic-control system. The general results are used to analyze the stability conditions for the sliding mode in a nonstationary automatic-control system with a variable structure of the third order     

Lanczos向量叠加法的改进及其在高层结构动力分析中的应用

本文柔度法形成高层建筑结构的动力方程,在对现有Ｌａｎｃｏｚ向量叠加法改进后,建立了用改进的Ｌａｎｃｚｏｓ向量叠加法进行高层建筑结构的动力计算的具体步骤与原则。     

极限下限分析的正交基无单元Galerkin法

基于极限分析的下限定理,建立了用正交基无单元Galerkin法进行理想弹塑性结构极 限分析的整套求解算法．下限分析所需的虚拟弹性应力场可由正交基无单元Galerkin法直接 得到,所需的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．这些自平衡应力场基矢量可由弹塑性增量分析中的平衡迭代得到．通过对自平衡应力场 子空间的不断修正,整个问题的求解将化为一系列非线性数学规划子问题,并通过复合形法 进行求解．算例表明该方法有效地克服了维数障碍问题,使计算效率得到了充分的提高,是 切实可行的．     

加性非平稳激励下结构速度响应的FPK方程降维

结构在随机激励下的非线性响应分析是具有高度挑战性的困难问题. 对于白噪声或过滤白噪声激励,求解FPK方程将获得结构响应 的精确解. 遗憾的是,对于非线性多自由度系统,FPK方程难以直接求解. 事实上,其数值解法严重受限于方程维度,而解析求解 则仅适用于少数特定的系统,且多是稳态解. 因此,将FPK方程进行降维,是求解高维随机动力响应分析问题的重要途径. 本文针 对幅值调制的加性白噪声激励下多自由度非线性结构的非平稳随机响应分析问题,将联合概率密度函数满足的高维FPK方程进行降 维. 针对结构速度响应概率密度函数求解,通过引入等价漂移系数,原FPK方程可转化为一维FPK型方程. 建议了构造等价漂移系数 的条件均值函数方法. 进而,采用路径积分方法求解降维FPK型方程,得到速度概率密度函数的数值解答. 结合单自由度Rayleigh 振子、十层线性剪切型框架和非线性剪切型框架结构在幅值调制的加性白噪声激励下的非平稳速度响应求解,讨论了本文方法的精 度和效率,验证了其有效性.      

Forced vibrations of three-layer elliptic cylindrical shells under distributed loads

The dynamic behavior of a three-layer elliptic cylindrical shell is studied and associated problems are formulated. The refined Timoshenko model is used. The numerical method used to solve the equations of motion is based on the integro-interpolation differencing method. The dynamic behavior of a three-layer elliptic cylindrical shell under a distributed nonstationary load is studied.     

“东方明珠”广播电视塔下球楼层结构动力特性研究

本文采用数值计算与现场测试相结合的方法对上海“东方明珠”广播电视塔下球楼层结构的动力特性进行了研究。     

结构分析有限元程序JIGFEX和它的新发展

本文简要介绍了结构静、动力有限元分析程序ＪＩＧＦＥＸ的主要特色和它在土与结构相互作用、饱和土分析、动态子结构分析、非线性接触分析、高层建筑抗震分析、温度场与热传导分析、群论结构分析以及平稳与非平稳多点随机地震激励响应分析等多方面最新发展．     

Solution of nonstationary problems in the mechanics of anisotropic bodies by the method of dynamic photoelasticity

The results obtained in developing and applying the method of dynamic photoelasticity to two-dimensional problems in the mechanics of anisotropic bodies are reviewed. The theory behind the method and its engineering implementation are described. The capabilities of the method are illustrated by solving specific nonstationary problems: dynamic stress concentration, diffraction of longitudinal and transverse waves by free and reinforced holes, dynamic fracture of orthotropic plates with holes and cracks under impulsive and explosive loads