基于套迭代技术的弹性梁动力H向应分析的多重网格方法

提出了一种基于套迭代技术的求解弹性梁动力响应的多重网格方法。这种方法充分利用了初始网格下的结果,然后由多重网格嵌套迭代过程实现对弹性梁动力响应问题的求解。这种方法将网格离散过程和数值求解过程很好地相结合,与其他方法相比较,具有计算精度高,运算时间短等特点。     

含间断系数弹性结构的多重网格方法与数值模拟

提出了求解含间断系数弹性力学问题的界面保持粗化多重网格方法,该粗化方法在选取粗网格节点时保证在每一个网格层上能保持界面的实际形状,同时可以捕获位移解函数沿界面处导函数的不连续行为,这样只需要构造简单的插值算子,并选取点块Gauss-Seidel作磨光迭代,就能达到理想的多重网格收敛效率.数值实验结果表明,这种界面保持粗化多重网格方法的收敛性不依赖于网格规模及间断系数的大小,具有很好的数值稳定性.     

最小二乘等几何分析的多重网格方法

针对最小二乘等几何分析得到的代数方程系数矩阵的条件数大、迭代求解成本高的问题,提出了求解该方程的多重网格法。该方法在密网格上进行误差光顺,使高频误差快速衰减,在疏网格上进行误差修正,使低频误差快速衰减。通过节点插入算法自动生成不同尺寸的网格,根据离散B样条建立网格转换矩阵。采用该方法求解了泊松方程,对比了多重网格迭代与Gauss-Seidel迭代、PCG迭代的收敛性,结果表明Gauss-Seidel迭代收敛速度最慢,PCG迭代收敛速度随着代数方程自由度的增加而变慢,多重网格的收敛速度最快,能够有效求解最小二乘等几何分析得到的代数方程,解决了矩阵条件数过大的问题,并且收敛速度与网格尺寸无关。     

P意义下多重网格解法的收敛性

P有限元法是网格自适应过程中常被采用的一种增加逼近精度的办法.能在单元形状保持不变的情况下、通过提高插值多项式阶数而提高逼近精度.本文用泛函极小化序列的办法证明了P有限元方程多重网格解法的收敛性.收敛性定理证明,只要磨光过程中的松弛迭代是收敛的,P意义下的多重网格过程PMG(k, m, n, r)对于任何正整数m, n, r和k都是收敛的.文中还给出了求解Poisson方程及弹性力学方程的计算实例.算例表明,与P有限元法相结合的多重网格过程是一种有效的求解方法.     

多重网格技术在SIMPLE内外迭代中的应用

将多重网格技术和求解压力耦合方程的半隐算法（SIMPLE）相结合,通过计算二维方腔驱动层流流动问题,考察了其分别应用在计算过程的内迭代和外迭代时的收敛特性,计算结果表明,多重网格技术的加速收敛效果与其使用方法有关,当多重网格技术用于外迭代时,迭代次数并不随网格的加密而增加,同时CPU时间显著减少,与多重风格用于内迭代及用单层网格的计算截然不同。     

求解KDV方程的多重网格波形松弛方法

文章主要探讨求解KDV方程的多重网格波形松弛方法,这种方法可以通过粗网格到细网格的延拓算子以及反向限制算子,将细网格上迭代误差的低频分量转换到粗网格上来处理,以便容易计算。     

基于梁刚体元模型的圆柱风致响应耦合分析

基于梁刚体元方法提出了圆柱风致响应分析的近似模型,通过计算流体动力学(CFD)求解器FLUENT及其动网格方法求解流体方程,实现了结构与流体的流固弱耦合分析,并利用精细积分法提高了结构的动力分析效率.针对梁刚体元近似模型、刚性模型与弹性模型,比较了不同风速下三维圆柱结构的顶部位移与加速度响应.结果表明,随着风速的增大,结构横向振动幅值呈非线性增加;不考虑耦合作用的刚性模型计算结果误差较大.     

基于Newmark-β法的非线性体系动载荷识别

基于Newmark-β数值仿真方法,对于刚度变化的单自由度非线性体系,采用修正的Newton-Raphson迭代方法最小化由切线刚度代替变化刚度代入的误差,推导出非线性体系在已知外部激励、体系特性下的动力响应迭代求解过程,并反向推导出在已知动力响应、体系特性下动载荷的反求迭代求解过程.通过算例分析验证了应用该修正迭代方法进行非线性体系的载荷识别是可行的,克服了无迭代方法的误差累积缺点.     

二维抛物方程初边值问题的拟多重网格预处理迭代法

本文结合多重网格和预处理迭代法,提出了求解二维抛物型方程初边值问题的一种很有效的方法,通过巧妙构造预处理迭代矩阵,从而显著减少迭代矩阵的条件数,加快了迭代收敛速度,提高了求解效率。     

用无网格局部Petrov-Galerkin法分析弹性地基上的梁

利用无网格局部彼得洛夫－伽辽金法求解了弹性地基上的浅梁。给出了简支梁和固支梁的位移和能量的索波列夫模及其相对误差。计算结果表明,这种方法具有稳定性好、收敛快且精度高的优点。     

弹性地基不可伸长梁的3次超谐共振响应分析

基于建立的弹性地基不可伸长梁的非线性动力学模型,针对横向简谐激励下弹性地基梁的3次超谐共振响应进行研究,分析了主要参数对其非线性动力学特性的影响.利用多尺度方法,求得弹性地基不可伸长梁的3次超谐共振幅频响应方程,进而得到梁的幅频响应曲线并分析了弹性地基模型、Winkler参数、外激励幅值及边界条件等对梁非线性动力响应的影响.结果表明:三参数模型中第二弹性层促进梁动力响应软弹簧特性的发展,且该模型强化梁动力响应的非线性特性;外激励幅值对梁3次超谐共振响应的动力学特性有一定影响,引起骨架曲线初始偏移量的改变.     

一种模拟冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波研究的一种数值方法

为研究冲击荷载作用下非均匀Timoshenko梁弯曲波问题,对考虑剪切变形和转动惯性的Timoshenko梁进行空间离散构造出控制体,并在时间域上交替运用控制体平动方程和剪力-剪应变关系式、交替运用控制体转动方程和弯矩-曲率关系式,通过转角关系式建立平动和转动问题之间的联系,给出研究非均匀Timoshenko梁弯曲波传播的数值方法。通过两端无约束均匀圆形截面梁弯曲波的传播问题为例,将本文方法与有限差分法进行对比验证了本文方法数值计算的准确性和有效性;冲击荷载作用下,针对几何不均匀的阶梯形悬臂梁弯曲波传播问题进行研究,结果表明：梁中控制体的转动惯性不可忽略,整体变形中的剪切变形部分不能忽略;危险截面不发生在悬臂梁的固定端处,也不在截面的变化处。本文方法适合于模拟冲击荷载作用下几何和材料非均匀Timoshenko梁中弯曲波的传播问题,是一种从波动理论角度研究冲击荷载作用下Timoshenko梁动力响应问题的有力工具。     

材料特性对非线性结构动力行为的影响

研究了材料对非线性振动系统动力行为的影响。讨论了非线性弹性梁及弹塑性倒摆的周期运动和混沌运动。考虑了材料非线性和几何非线性 ,建立了非线性控制方程。用 Galerkin方法把偏微分方程转化为变分动力系统。通过数值模拟 ,研究了系统在周期激励下的动力响应问题。结果表明 ,材料的性能对系统的动力特性具有根本性的影响。     

对称荷载作用下弹性地基梁的傅里叶级数解

考虑地层位移荷载及梁与地基可能产生的脱空,针对长度在沉降槽内和长度延伸到沉降槽外的2种梁建立了弹性地基梁对称问题的数学模型.利用阶梯函数及脉冲函数,在所建数学模型基础上推导了求解弹性地基梁挠度的傅里叶级数系数的线性方程组,提出了计算方程组中脱空范围这一多余未知量的迭代步骤,利用有限元数值解对傅里叶级数解进行了验证.结果表明,傅里叶级数解精度高,可以作为带有脱空弹性地基梁问题的解析解,要达到相同的精度,傅里叶级数解的计算量远比有限元解的计算量小.此外,脱空范围的大小,不随级数项数的多寡而改变.傅里叶级数解法不但精度高,而且能够灵活处理不同形式的荷载,是求解复杂荷载条件下弹性地基梁问题的有效解析方法.     

理论模型计算爆炸荷载作用下简支梁动力响应

根据爆炸动力与振动力学理论采用Euler梁模型与改进的Timoshenko梁模型分别分析了简支梁的动力响应.爆炸荷载被简化为三角形荷载.爆压计算公式采用J.Henrych公式.结果表明简支梁的动力反应包含2个阶段,分别为受迫振动阶段(弹性和塑性)和自由振动阶段.建立挠度应力方程用来判断梁的屈服.通过计算分析可知,与Euler梁结果相比,有限元计算结果相对更接近于Timoshenko梁模型计算结果.这是由于修正Timoshenko梁理论中考虑了剪切惯性效应的缘故.考虑实际工程中梁支承端部的约束形式对梁受荷载作用的影响,将端部约束简化为含有弹簧与阻尼共同作用的模型,研究弹性支撑系数、弯矩抵抗系数及阻尼系数参数变化对控制位移的影响.     

弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法

利用弹性地基梁在纵向上的无限周期性,在频率-波数域内探讨了在Dirac脉冲作用下弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法,并利用Fourier变换解法进行了验证.结果表明Floquet变换解法在解决弹性地基梁动力响应上具有一定的适用性,为此类问题的解答开辟了一个新的途径.     

刚性与弹性支承梁动力响应分析的新方法

首先建立了能反映动力学初值—边值问题的全部特征的有阻尼刚性与弹性支承梁动力学的一类变量广义Hamilton型拟变分原理,然后提出拉格朗日力学体系下的空间有限元—时间子域法,该法对空间域采用有限元来离散,而时间子域采用5次Hermite插值多项式插值.数值计算结果表明该方法的计算精度和效率都明显高于其它数值计算方法.     

上部结构、十字交叉梁基础和地基共同作用的分析

基于弹性梁理论和Boussinesq解,将弹性地基上的十字交叉梁基础分为两个方向的梁,并将上部结构简化为等效刚度板,通过梁与地基以及梁柱板之间的力与位移平衡协调分析,得到了考虑上部结构刚度时十字交叉梁基础与地基共同作用的半数值半解析解,算例表明,文中方法精度可靠,计算未知量少,便于实际工程采用．