非线性滑坡动力学特征及方法

滑坡孕育过程的复杂形式取决于系统内部的非线性动力学特征,在外部条件诱发下,滑坡的形成表现为突变机制,在内部随机扰动下,滑坡过程既可走向混沌状态,又可趋于自组织临界状态,其最终演化道路取决于系统中正反馈机制的强弱程度,在此基础上,阐述了滑坡非线性研究的多种方法.     

滑坡涌浪的三维SPH方法模拟及其工程应用

滑坡涌浪是一种严重的次生地质灾害.滑坡体与水体的强耦合作用以及非线性水波演化是其核心特点.本文基于Navier-Stokes方程和光滑粒子动力学(SPH)离散方法,建立了能反映上述特点的滑坡涌浪产生过程的数值模型,并将其应用于复现小湾荒田滑坡涌浪事件,模拟了其三维涌浪产生的全过程,得到了符合实际观测结果的首浪参数.通过对涌浪近场特征的分析表明,常见的V形河谷中,涌浪首浪的形成受地形影响显著,可传播的涌浪波幅远小于冲击产生的首浪,传统的二维或半无限空间三维模型可能明显高估远场的涌浪高度.     

汶川地震触发牛圈沟高速远程滑坡-碎屑流动力学特性分析

鉴于牛圈沟滑坡为地震触发的典型滑动-碎屑流型滑坡，采用滑坡动力学分析(Dynamic analysis)软件DAN W对牛圈沟滑坡全程动力学特征进行分析，使用试错法对比分析摩擦准则与Voellmy准则两种不同流变关系的模拟效果.结果表明：摩擦准则应用于滑体的初始运动阶段，Voellmy准则应用于滑坡后期碎屑流阶段时模拟效果最佳；并给出最佳的流变参数，得到滑坡堆积体的体积和形态变化，滑坡运动速度及变化规律.     

MEMS中一类非线性抛物型动力学方程的数值解

通过研究MEMS中薄膜偏转模型的数值解,观察电压大小变化对薄膜物理状态的影响.利用有限差分方法对模型中非线性抛物型动力学方程进行数值离散,建立了关于时间及空间精确度均为2阶的有限差分格式,并用能量不等式法证明了所给差分格式的收敛性及其无条件稳定性.最后数值试验表明,在本文差分格式下计算出来的电压数值解满足薄膜对应的物理状态,验证了所构造出的差分格式对于数值模拟的有效性.因此本文所建立的差分格式对于求解电压与失稳效应之间的关系问题是切实可行的.     

基于改进差分进化算法的RBF神经网络优化方法

提出了一种新的RBF神经网络训练方法——改进差分进化算法,并用改进差分进化优化的神经网络对非线性系统进行逼近.采用改进差分进化算法对RBF神经网络的中心值、宽度和权值进行了优化.仿真实验结果表明,改进的差分进化算法具有比遗传算法更强的非线性系统逼近能力.     

含有双曲函数非线性项的超混沌系统及其同步

提出了一个新的自治超混沌系统,该超混沌系统的非线性特征主要依赖于一个非线性二次双曲余弦项和一个非线性二次交叉项.对系统的基本动力学特性进行了数值模拟和理论分析.研究了实现此超混沌系统同步的一种方法,实现了2个异结构混沌系统的渐进性和全局性同步,而且在同步过程中并未删除驱动系统的非线性项.数值模拟验证了该方法的有效性和可行性.     

一类无穷边值问题的数值模拟

应用一种非线性变换,将一类无穷边值问题转化为等价带奇异项的Dirichle问题,并利用有限差分方法、Newton迭代法和多重网格方法,对该问题进行了数值模拟,验证了该方法的可行性.     

高速公路交通事故和干涉车流波的非线性数学模型

建立了一种模拟高速公路交通事故和干涉车流波的非线性交通流数学模型,并采用二阶精度无振荡差分格式对其求解。算例显示能够模拟高速公路交通事故引起的冲击波的传播过程,模拟干涉作用所引起的冲击波对排队消散的影响过程。所得结果比线性交通流模型更加丰富。     

地震作用下边坡及滑坡稳定性及破坏过程分析

基于土动力学基本理论、显式有限元及大变形计算方法，本文提出了一种适用于边坡及滑坡在地震条件下的稳定性及失稳破坏过程的分析方法。通过本研究期望为边坡工程抗震及地震诱发滑坡次生地质灾害防治工作提供理论指导。首先使用显式有限差分、隐式有限元及显式有限元法三种方法分别计算了静力条件下的边坡安全系数，将三种方法计算结果进行了对比分析。之后使用本文方法及五种天然地震波分别计算了边坡的地震安全系数并分析了地震动特性对边坡稳定性的影响。最后结合一个工程实例分析了地震条件下滑坡的稳定性及破坏过程。     

指数时程差分Runge-Kutta法在非线性高振荡及迟滞系统中的应用

为满足非线性高振荡及迟滞动力系统的高精度数值计算,提出了指数时程差分RungeKutta法;将传统的差分改为积分,构造出了二阶和三阶指数时程差分RungeKutta算法;将指数时程差分法应用于二阶高振荡动力系统、参数激励与强迫激励联合作用下的非线性振动系统以及迟滞非线性系统中,并与传统的RungeKutta法进行了比较;讨论了计算精度和效率.数值计算结果表明,对于非线性动力学系统,二阶指数时程差分RungeKutta法在计算效率和精度上要优于四阶传统RungeKutta法;该方法适合用于非线性动力学系统分析和数值计算的方法,获得的数值解能够揭示系统的本质特性.     

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚休带有柔性梁附件的刚柔耦合系统,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论,并应用有限段建模方法以过类刚柔耦合系统建立了动力学方程,体现了梁类附件的柔性效应,反映了系统内部耦合产生的非线性特征,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象,分析表明,所研究的建模方法比较完整,真实地反映了此类系统在大范围运动古的动力学特性,并具有较高的精度。     

牵引火炮非线性有限元隐式动力学分析

研究牵引火炮全发射过程非线性结构动力学有限元建模和分析中的关键问题。建立了某牵引火炮含身管与摇架导轨之间大位移滑动接触的非线性结构动力学有限元模型，运用隐式时间积分动力学方法模拟了该炮发射的后坐一复进过程，获得了炮架关键部位应力、应变和位移的瞬态响应，计算结果与实验测试结果基本一致。研究表明：该文的建模原理和数值模拟策略突破了火炮全发射过程总体结构动态应力分析的瓶颈。利用该文方法可以进一步研究火炮发射时的动态刚强度、冲击振动、结构动态稳定性等问题。     

基于视频特征聚合的细胞形变动态建模

提出了一种基于图像处理架构对活细胞视频中细胞动态进行建模的方法.在这个架构下,视频中两帧间的细胞动态被表示为细胞轮廓形变和细胞内部运动的动态特征.其中,前者细胞轮廓形变利用形状上下文进行度量,而后者细胞内部运动则通过尺度不变特征变换（SIFT）流进行建模.为了更好的刻画细胞质流动,基于SIFT流的细胞运动场进一步构建细胞外观变化场.在获得上述帧级细胞动态特征之后,引入时间序列建模的方法来生成视频级的细胞动态特征.具体地,基于紧凑编码的时序特征聚合方法可以捕获整个视频中的细胞动态演变过程.活细胞视频数据库被建立以用于验证提出方法的有效性,实验结果表明提出方法对于细胞形变动态度量和分类的性能优于其它主流方法.     

平面端铣非线性切削过程模型

提出一个非线性切削过程模型，证实动态、静态切削力系数间存在联系，表明可以在切削稳定性研究中利用静态试验数据，论证了该模型的切合实际、普遍和衫性，讨论了国际切削动力学研究中的有关问题，推导了端铣平面时模型的具有表现形式。     

机器人动力学模型识别新方法

准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色．通过分析关节的非线性摩擦力的特点，提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径．同时应用最小均方差方法和支持向量机算法，可以准确地识别机器人的线性和非线性耦合的动力学模型．对一自由度机器人系统的实验结果表明，相对于传统方法，其动力学模型的建模精度更高．     

非线性桩基的动力学分析

基于计及横向剪切效应的梁的修正理论,建立材料服从一种3次非线性本构关系的桩基力学行为分析的广义Hamilton变分原理,并给出相应的数学模型,其中包括3个位移和2个转动.作为数学模型的应用,研究了非线性桩基的平面耦合运动的动力学问题,利用Galerkin方法和非线性动力学的方法研究了非线性桩基的长时间动力学行为,考察了边界条件对桩基动力学行为的影响.最后,用数值方法比较了1-阶和2-阶Galerkin截断系统动力学行为的定性性质.     

加权回归与参数优化在滑坡变形分析中的应用

采用加权回归和非线性拟合模型参数优化方法,对不等时距的滑坡监测资料进行回归分析,通过实例计算,证明了上述方法的有效性,提高了建模精度。     

Stability analysis via the concept of Lyapunov exponents―a case study

The dynamics characteristics of the robotic arm system are usually highly nonlinear and strongly coupling,which will make it difficult to analyze the stability by the methods of solving kinetic equations or constructing Lyapunov function,especially,these methods cannot calculate the quantitative relationship between mechanical structures or control input and dynamics parameters and stability.The theoretical analysis process from symbol dynamics modeling of the robotic arm system to the movement stability is studied by using the concept of Lyapunov exponents method. To verify the algorithm effectiveness,the inner relation between its joint input torque and stability or chaotic and stable motion of the 2-DOF robotic arm system is analyzed quantitatively. As compared with its counterpart of Lyapunov's direct method,the main advantage of the concept of Lyapunov exponents is that the methods for calculating the exponents are constructive to provide an effective analysis tool for analyzing robotic arm system movement stability of nonlinear systems.     

水轮发电机组轴系非线性力学模型的建立

讨论了水轮发电机组轴系的建模问题，在综合考虑油膜力、发电机不平衡磁拉力的非线性特性的基础上，同时考虑推力轴承、水封、轴承处支撑结构的影响，建立了系统的非线性动力模型。研究结果为水轮发电机组动力学分析与设计提供了可靠的理论依据。