非线性动力学方程的精细积分算法

介绍用精细积分法求解动力学问题的原则和方法,通过实例证明用这种方法求非线性问题数值解的有效性．     

非线性动力学积分方程分块积分解法

对于非线性动力学方程组分块地应用精细积分算法,使其化成积分方程表达式,求解的表达式中具有相对低阶的转换矩阵,从而使精细积分更适用于多自由度、强非线性、变系数、非保守系统,针对积分方程提出了一个显示预测-校正的单步四阶精度自起步的精细积分算法。算例表明本方法是有效的。     

非线性动力学问题的一个显式精细积分算法

对非线性动力学问题,给出了一个显式的精细积分算法,适用于多自由度,强非线性,非保守系统,算例表明本方法精度高,计算量较少。     

在哈密顿体系下水容器内非线性浅水波理论和实验方法

本文通过引进哈密顿体系非线性浅水波理论,建立一套数值计算方法,并设计一套实验方案和装置,将理论与实验结果相互验证,研究水容器中的水在倾斜和振动过程中的非线性浅水波表明,实验与理论结果基本吻合。同时揭示了该类问题非线性水波波动的一些机理,从而也为解决工程实际问题提供可靠的依据。     

拟哈密顿系统非线性随机最优控制

主要介绍近十几年来拟哈密顿系统非线性随机最优控制理论方法及其应用的研究成果, 包括基于拟哈密顿系统随机平均法与随机动态规划原理的非线性随机最优控制基本策略, 即响应极小化控制、随机稳定化、首次穿越损坏最小化控制、以概率密度为目标的控制, 为将它们应用于工程实际而作的部分可观测系统最优控制、有界控制、时滞控制、半主动控制、极小极大控制的进一步研究, 以及综合考虑这些实际问题的非线性随机最优控制的综合策略, 非线性随机最优控制在滞迟系统、分数维系统等中的若干应用, 介绍与这些研究有关的背景, 并指出今后有待进一步研究的问题.     

精细积分的非线性动力学积分方程及其解法

给出了非线性动力学积分方程的表达式,针对该方程提出了一个显式预测-校正的单步四阶精度的精细积分算法,适用于多自由度、强非线性,非保守系统.算例表明该方法精度高、计算量较少.     

哈密顿体系与弹性楔体问题

将哈密体系引入到级坐标下的弹性力学楔体问题,利用该体系辛空间的性质,将问题化为本征值和本征向量求解上,得到了完备的解空间,从而改变了弹性力学传统的拉格朗日体系以应力函数为特征的半逆法的讨论去解决该类问题的思路,给出了一条求解该类问题的直接法。     

Mindlin板动力学问题的Hamilton体系及其辛解法

本文通过对混合能变分原理的修正，建立了Ｍｉｎｄｌｉｎ板动力学问题的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程，并采用共轭辛正交归一关系给出固有频率分析的精确解。     

基于精细积分技术的非线性动力学方程的同伦摄动法

将精细积分技术（PIM）和同伦摄动方法（HPM）相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按Taylor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项的增加,计算格式会变得越来越复杂。采用同伦摄动法,则具有相对筒单的计算格式,但计算精度较差,应用范围也限于低维非线性微分方程。将这两种方法相结合得到的新的渐近数值方法则同时具备了两者的优点,既使同伦摄动方法的应用范围推广到高维非线性动力学方程的求解,又使精细积分方法在求解非线性问题时具有较简单的计算格式。数值算例表明,该方法具有较高的数值精度和计算效率。     

含裂纹纳米板振动问题的哈密顿体系方法

基于裂纹处范德华力效应,采用非局部弹性理论构造纳米板模型,并通过导入哈密顿体系建立含裂纹纳米板振动问题的对偶正则控制方程组。在全状态向量表示的哈密顿体系下,将含裂纹纳米板的固有频率和振型问题归结为广义辛本征值和本征解问题。利用哈密顿体系具有的辛共轭正交关系,得到问题解的级数解析表达式。结合边界条件,得到固有频率与辛本征值的代数方程关系式,进而直接给出固有频率的表达式。数值结果表明,非局部尺寸参数和裂纹长度对纳米板振动的各阶固有频率有直接的影响。对比表明,辛方法是准确且可靠的,可为工程应用提供依据。     

非线性最优控制系统的时程精细计算研究

针对非线性最优控制问题 ,通过一阶 Taylor级数展开 ,得到线性化的动力学方程 ,进而在方程原变量的基础上 ,引入对偶向量 (Lagrange乘子向量 ) ,将动力学方程从 Lagrange体系引入到了 Hamilton体系 ,在全状态下 ,从一个新的角度对非线性最优控制问题进行了描述 ,进一步基于时程精细积分理论 ,对其方程进行了有效的精细求解 ,并通过算例说明了文中方法的有效性     

TIME PRECISE INTEGRATION METHOD FOR CONSTRAINED NONLINEAR CONTROL SYSTEM

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｉｍｅｐｒｅｃｉｓｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｗａｙｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍｓ[1].Ｔｈｅａｂｏｖｅｍｅｔｈｏｄ ,ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌ,ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒａ…     

Hamiltonian formulation of nonlinear water waves in a two-fluid system

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃｓｉｓａｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｔｉｎｕｕｍｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｄｒａｗｓｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｅｎｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ...     

EXACT LINEARIZATION BASED MULTIPLE-SUBSPACE ITERATIVE RESOLUTION TO AFFINE NONLINEAR CONTROL SYSTEM

To the optimal control problem of affine nonlinear system, based on differential geometry theory, feedback precise linearization was used. Then starting from the simulative relationship between computational structural mechanics and optimal control, multiple-substructure method was inducted to solve the optimal control problem which was linearized. And finally the solution to the original nonlinear system was found. Compared with the classical linearizational method of Taylor expansion, this one diminishes the abuse of error expansion with the enlargement of used region.     

Studies of nonlinear theories for thin shells

In order to formulate the equations for the study here, the Fourier expansions upon the system of orthonormal polynomials areused.It may be considerably convenient to obtain the expressions of displacements as well as stresses directly from the solutions.Based on the principle of virtual work the equilibrium equations of various orders are formulated. In particular, the system of third-order is given in detail, thus providing the reference for accuracy analysis of lower-order equations. A theorem about the differentiation of Legendre series term by term is proved as the basis of mathematical analysis. Therefore the functions used are specified and the analysis rendered is no longer a formal one.The analysis will show that the Kirchhoff-Love’s theory is merely of the first-order and the theory which includes the transverse deformation but keeps the normal straight is essentially of the first order, too.     

适用于几何非线性气动弹性分析的结构动力学降阶模型方法研究

几何非线性是壁板颤振和大展弦比机翼气动弹性等问题的一个主要特征,在进行数值仿真分析时往往需要采用商业非线性有限元求解器,存在计算量大和耦合迭代策略不易控制等问题。本文发展了一种适用于几何非线性的结构动力学降阶模型(CSD-ROM),利用广义坐标的非线性多项式表征非线性内力,采用参数识别方法获取多项式系数,并通过增加额外的线性模态来改善模型预测精度。基于此方法,分别针对壁板颤振、切尖三角翼的CFD/CSD-ROM非线性颤振问题开展了时域响应分析。计算结果表明,通过CSD-ROM计算出的壁板颤振速度为590 m/s,颤振频率为174 Hz,与有限元结果误差分别为0.8%和1.7%。马赫数0.879时切尖三角翼的颤振动压预测结果为2.25 psi,与非线性有限元相比的误差为3.8%。本文采用的非线性和线性模态基底组合方法,在保证计算精度的基础上可有效降低训练样本数量,一定程度上可替代非线性有限元开展气动弹性分析。     

THE HAMILTONIAN SYSTEM AND COMPLETENESS OF SYMPLECTIC ORTHOGONAL SYSTEM

I.IntroductionThemethodofseparationofvariablesisimportanttosolvethesoluti0n0fprobIem0fmathematicalphysics,butmanyproblen1sofmathematicalphysicscannotseparatet'ariab1es,thereforeitrestrictstheranget0appIicatemethodofseparationofvariable.Inthepaperlll,Zhong…