时变动力系统的高阶乘法摄动方法

针对时变线性动力系统,提出了一种高阶乘法摄动方法.首先用不大的步长将时间域离散,在每个时间段上将动力系统的系数矩阵分解为一个大量和一个小量之和,后者为该段上相对时间坐标的一阶小量;然后利用变量变换,将原系统转换为一阶摄动系统.对于一阶摄动系统,仍然将系数矩阵分解为大量与高一阶小量之和,再利用变量变换将其化为更高阶的摄动系统.最后的高阶摄动系统在舍弃系数矩阵的高阶小量后可解析求解,然后由一系列反变换,便可确定原问题的解答.由于本方法确定的传递矩阵为一系列指数矩阵之积,可利用精细积分法精确计算,故本方法具有极高的精度和效率,以及良好的稳定性.对于哈密顿系统,该方法实际为一种高阶保辛摄动方法.算例结果表明,即使选取较大的时间步长,本方法也能给出较好的精度,并且随着摄动次数的增加,摄动解答能迅速趋向于精确解.     

求解变系数奇异摄动问题的精细积分法

将高阶乘法摄动法与子区段消元法结合,提出一种求解一端有边界层的变系数奇异摄动2点边值问题的精细积分方法.首先用一个不大的步长将求解区域均匀离散,然后采用高阶乘法摄动方法求解出每个子区段内的传递矩阵.由状态参量在相邻节点间的精细积分关系式确定一组代数方程,该方程可通过递推消元法高效求解.由于每个子区段内的传递矩阵为一系列指数矩阵之积,可利用精细积分法精确计算,因此该方法具有很高的精度和效率.数值算例证明了方法的有效性.     

非比例结构阻尼系统的振动控制

提出了一种非比例结构阻尼系统的振动控制方法.把模态阻尼矩阵分为对角阻尼矩阵和对角元素为零的非对角阻尼矩阵,将非对角阻尼矩阵视为小量,用摄动方法求解这个受控系统,可得到非比例阻尼系统的近似解析解,实现对非比例阻尼系统的振动控制.数值模拟说明此方法有较高的精度,可在土木工程高层结构的振动分析中应用.     

一般矩阵小扰动的特征值近似计算

介绍了几种非自伴随系统矩阵发生小改变时 ,求解摄动矩阵特征值的近似方法 .重点讨论了基于广义Rayleigh商和迹理论的近似计算方法 ,给出了各种方法的误差阶 .通过算例对各种方法的计算精度进行了比较 .     

三维叶盘失谐模态分析的摄动降阶方法

针对失谐叶盘结构振动局部化引起的叶盘高周疲劳会对叶片安全性产生不利影响,真实叶盘结构的细节较多、网格划分后的节点数目庞大、模态计算的效率较低等问题,提出了一种摄动降阶方法。将叶盘刚度阵和质量阵分为谐调部分与失谐部分,利用固定界面模态综合法中的坐标降阶转换关系,将已知的原始结构中的失谐部分转换为降阶结构中对应的改变量。通过摄动方法,循环利用谐调模态信息,将失谐叶盘模态的求解转化为失谐矩阵与谐调矩阵的乘积形式,快速计算对应失谐分布下的叶盘固有频率与振型。对Rotor#67压气机叶盘进行计算,结果表明:相对于完整求解方法,摄动降阶算法的频率计算误差低于0.3%,模态位移计算误差小于0.25%;摄动降阶法的模态计算时间最高为常规降阶法的30%,说明在满足工程计算精度的要求下,所提方法能大幅提高失谐叶盘模态的计算效率。     

线性非齐次常微分方程两端边值问题精细积分法

采用齐次方程的精细积分法与非齐次项的精细积分法联合求解线性非齐次常微分方程两端边值问题.分别使用矩阵指数方法与区段混合能方法(Riccati方法)将两端边值问题转化为初值问题,通过精细积分递推格式求解一般的初值问题,避免对系统矩阵求逆,非齐次项的计算精度达到了齐次通解精细积分计算的精度,且计算量小.算例结果证明了此方法的有效性.     

气体密封动力特性数值分析

针对气体密封的二维动力学模型,由其控制体的4个控制方程入手,通过无量纲化及摄动分析,将其分解为零阶及一阶无量纲方程.由零阶方程求得定常流场,并确定流场是否发生阻塞现象,继而求解一阶方程得到密封的动力特性系数.针对阻尼密封控制体模型的特性,在静子表面采用粗糙圆管湍流的摩擦系数模型,而在转子表面采用光滑圆管湍流摩擦系数的Blasius模型,并且通过矩阵形式得到了更为清晰的模型及更为简洁的算法.最后与一般气体密封的计算结果进行比较,体现了阻尼密封在稳定性方面的优越性.随后分析了几种密封参数对其动力特性的影响,揭示某些规律并给出一些建议.     

奇异摄动系统状态反馈 H∞控制

利用线性矩阵不等式方法研究了奇异摄动系统的H∞控制问题.结合奇异摄动系统和它所对应的广义系统的关系,给出奇异摄动系统可状态反馈 H∞控制的条件及控制器的求解.这种方法适用于标准和非标准的奇异摄动系统,仿真结果表明该方法是简单和有效的.     

一类奇异两点边值问题的混合精细积分法

本文提出了求解一类奇异两点边值问题的混合精细积分法.首先,基于L.Hospital法则,将原问题在奇点加以改良.然后将整个求解区间分为[0,δ]和[δ,1],区间[0,δ]内的传递矩阵采用精细积分法求解,区间[δ,1]内的传递矩阵采用高阶乘法摄动法求解.最后通过递推消元法求解由各个子区间之间的相互关系建立的一组矩阵代数方程.数值算例证明了本文方法的有效性.     

区间离散广义系统的弹性保成本控制

区间系统是一类不确定性可描述为参数矩阵的各个元素在某一区间内变化的系统.本文中系统矩阵和输入矩阵的各元素是未知的,但在某一确定的区间内变化.分别就控制器增益存在加法摄动和乘法摄动两种情况,讨论了系统保成本控制问题.控制器的设计可以通过求解一组线性矩阵不等式得到.最后的数值算例说明了设计方法的可行性和有效性.     

基于区间参数摄动法的黏弹性区间有限元研究

对线性静力区间有限元应力区间计算方法进行了评述,认为将含有区间参数的高斯点应力在区间参数均值处进行Taylor展开,计算得到的应力区间扩张不明显.将区间分析方法应用于黏弹性问题分析,推导了黏弹性问题的区间参数摄动法计算公式,研制了相应的黏弹性区间有限元计算程序.通过算例分析认为:采用区间参数摄动法进行黏弹性问题分析是可行的;随着位移均值的增加,位移离差也逐渐增大;位移区间最终随着位移均值的稳定而逐渐趋于稳定.     

一类混合不确定性系统的摄动界估计问题

研究了混合摄动模式下反馈系统鲁棒稳定的摄动界.系统的正向通道为带有参数不确定性的线性系统,其不确定性为区间摄动模式,反馈通道为由积分二次约束给出的输入输出不确定性加以描述.用Minkowski泛函给出区间摄动模式下的摄动界的定义,并给出参数空间中混合摄动模式下系统摄动界的估计式.在一些典型摄动模式下给出这类混合摄动系统的摄动界的有限检验结果.     

Shallow Impurity States in Ternary Mixed Crystals

利用微扰－变分法研究了极性三元混晶中束缚在浅库仑杂质中心的极化子．采用改进的无序元胞独立位移模型和有效声子模近似，计及电子和两支光学声子的相互作用，导出了极化子基态能量和束缚能量随组分变化的解析解，分析了声子屏蔽、质量重整化和自陷效应．对若干三元混晶的数值计算结果表明：声子屏蔽效应占主要作用；电子声子的相互作用减小了束缚极化子的束缚能．发现声子对束缚能的贡献随组分的变化是非单调的．讨论了有效声子模方法的有效性和适用范围     

设计参数对行星齿轮传动系统模态能量灵敏度的影响

基于矩阵摄动方法研究了设计参数对行星齿轮传动系统模态能量的灵敏度.此处所计及的设计参数包括太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮的啮合刚度、行星轮的支承刚度以及各构件的转动惯量.系统模态能量与系统的振动强度密切相关,高的模态能量预示着当系统受到来自齿轮啮合动载荷激励时将发生较大的振动.采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统的动力学模型,并采用矩阵摄动方法对模态能量特征灵敏度问题进行了推导和求解.结合具体实例,分析了各设计参数对系统模态能量的灵敏度,并通过实验验证了一些设计参数选择对系统振动强度的影响.实验结论与理论分析相吻合,在一定程度上验证了设计过程中采用模态能量灵敏度分析法预估参数选择对系统振动强度的影响是可行了.     

涡旋流动中轴对称和非轴对称扰动的相互作用

本文研究涡旋流动中轴对称和非轴对称扰动的相互作用。在无粘、不可压涡旋流动中引进轴对称和非轴对称扰动,将扰动速度展开成傅立叶级数,代入到无粘、不可压流基本方程组中,使用多重尺度摄动方法,获得轴对称和非轴对称弱非线性扰动波振幅的调幅过程所满足的联立方程组。数值计算表明,在满足轴对称扰动和非轴对称扰动耦合的条件下,可以得到具有孤立子性质的轴对称扰动和非轴对称扰动。最后简要地从能量观点讨论了轴对称和非轴对称扰动的干扰机理。     

一类混合不确定时滞系统的鲁棒控制问题

研究了一类同时具有参数不确定和动态不确定时滞系统的鲁棒控制问题.假定其线性部分的参数不确定由区间摄动模式描述,非线性部分的动态不确定由积分二次约束(IQC)描述,给出时滞互联系统鲁棒稳定的充分条件.并根据积分二次约束乘子双凸函数和凸凹函数的特性,把混合不确定时滞系统的无穷维稳定性检验问题转化为一维检验或有限检验问题.     

区间有限元控制方程的求解方法

考虑了输入参数和荷载的有界不确定性，用区间变量来表示．将区间有限元分析同摄动方法、优化技术相结合，提出了求解区间有限元方程的区间参数摄动法和区间参数优化法，针对参数在较大范围内变化的情况，提出了参数分区求解的方法．通过数值算例进行了对比分析和讨论，说明了所提出方法的可行性和有效性．     

求解线性单自由度复合随机系统的改进算法

考虑到空间随机场与随机过程的相互独立性,对常用的摄动虚拟激励法进行改进,直接得到随机反应的均值和方差.以前的研究得到的随机反应方差是随机变量的函数,从而需要求反应方差的均值和反应方差的方差.单自由度复合随机系统的计算结果表明,改进的摄动虚拟激励法的计算结果更合理.与常规摄动虚拟法得到的反应方差要由可靠度确定不同,改进摄动虚拟激励法得到的随机反应方差不再需要由可靠度确定,这更符合统计规律,事实上方差只是对统计数据的离散程度的表示,与可靠度无关.