《结构力学求解器》的算法与性能—第十届全国结构工程学术会议特邀报告

本文介绍了新近开发的《结构力学求解器》工程版的功能和特色，并对其中的若干算法及性能进行了综述性的介绍。文中揭示了求解器工程版对于工程中大型结构分析计算的适用性、实用性和有效性，通过同大型权威商业软件ANSYS的算例比较，展示了求解器工程版采用一些先进算法所带来的求解速度和精度方面的出色表现。     

ODE求解器求解高层双肢剪力墙结构稳定特征值问题

本文在用连续介质法推导出高层双肢剪力墙结构稳定特征方程的基础上，用常微分方程（简称：ＯＤＥ──ＯｒｄｉｎａｒｙＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＥｑｕａｔｉｏｎ）求解器研究该结构的稳定特征值问题。首先，将该特征值问题归结为标准的非线性ＯＤＥ边值问题；然后用ＯＤＥ求解器求解这一等价的非线性问题。得到的结果与加权余量法和有限差分法结果进行比较，吻合得很好，表明稳定特征值问题能够凭借ＯＤＥ求解器的功效得以精确、可靠、方便地求解。     

板状粘接结构中对称和反对称纵波与界面的相互作用

为了激发粘接结构中的导波或界面波,通常需要将声波从两半无限介质同相位或反相位地同时入射多层系统。针对此问题,基于矩阵方法,推导了界面处于理想连接的情况下,对称或反对称纵波从上下半无限空间入射时,三层板状粘接结构中纵、横波的反射与透射系数表达式。分析了入射角度、粘接层厚度以及基体材料等对声波反射(或透射)特性的影响。结果表明,对称或反对称纵波垂直入射时不发生波型转换。粘接结构中声波的反射(或透射)特性与入射角度、频率以及粘接层厚度等参数密切相关。在相同的粘接层厚度(或频率)范围内,随着声波频率(或粘接层厚度)的增加,谐振频率曲线向低频漂移。该方法可作为粘接结构中体波或导波传播特性研究的重要理论基础。     

矩阵位移法在弹性结点结构中的应用

本文用矩阵位移法研究了弹性结点结构的内力计算问题，建立了弹性结点结构情况下的单元刚度矩阵，给出了此情况下等效荷载的确定方法，举例说明了矩阵位移法计算弹性结点结构内力的方法过程。     

压电智能结构冲击荷载有限元逆向求解方法

基于压电智能结构有限元动力方程,提出冲击荷载的逆向求解方法：采用最小二乘优化算法,通过后向迭代逆运算及前向迭代运算,使目标值与实测值最小方差不断收敛,完成对未知冲击荷载大小与作用位置识别。建立简支压电智能薄板有限元数值模型,算例结果表明该方法精度可满足工程计算要求,适用于形状、边界条件较复杂的智能结构冲击荷载识别。     

多分辨率样条平面单元在渐变结构分析中的应用

本文简述了多分辨率样条平面单元的特点，提出了一种适用于渐变结构重分析的序列迭代算法，用一个抽象算例说明了本文方法的有效性和应用的广泛性。     

模糊有限元法在桥梁结构中的应用

本文简要地论述了桥梁结构分析计算中的模糊性,采用区间方法表示荷载及性质模糊性的上、下限。对不确定荷载矢量和单元刚度矩有限元法（ＦＦＥＭ）计算结构的响应。在荷载不确定的情况下,仅在右端项的矢量中包含有模糊值,通过一次计算,可以获得一组相应于所有的荷载工况我可能的位移值。算例表明：针对所有可能的荷载组合,采用模糊有限元法可以计算出相应的单元内力极值界限：与通过设计荷载方案比较,该方案可以利用现有的有限     

结构的影响荷载法及其在结构优化设计中的应用

本文利用的结构影响荷载研究了修改设计参数后结构的内力影响线与设计变量的增量之间的非线性关系，导出修改方案后内力影响线的显示表达式，并由此给出了一种有效的修改重分析方法，本文将此方法应用于结构优化设计中，大大地节省了运算机时，提高了修改重分析的效率。     

基于振动台的RTDHT试验及其在双层刚架结构上的应用

实时耦联动力试验(RTDHT)是一种将物理模型试验与数值求解计算实时耦联在一起的新型结构动力试验方法。该文基于振动台构建了振动台型RTDHT试验系统,并对其动力特性进行了研究。利用所构建的RTDHT试验系统,研究了一个双层刚架结构的自振特性及动力反应,其中上层框架为物理子结构,而下层框架为数值子结构,通过两部分之间的实时数据交互得到整体结构的动力响应。将双层刚架的RTDHT试验结果与CDM数值计算结果进行了对比,结果表明二者吻合较好,基于该试验系统的RTDHT试验具有较高的精度。     

Ansoft软件在对称振子天线设计中的应用

本文介绍了一种对称振子天线。借助于Ansoft公司的电磁场仿真软件HFSS8．0和Optimetrics对这种天线的特性进行了较为详细的仿真和计算,得到了良好的结果,对天线方向图的设计具有良好的指导意义。     

对称复位调制技术在小型化光纤陀螺中的应用

2π复位调制是光纤陀螺全数字闭环处理技术的一个重要环节。由于小型化Y波导的半波电压提高,小型化光纤陀螺的调制信号达不到2π复位的要求。通过分析闭环复位的原理,提出了一种新的对称复位调制技术,成功实现了小型化光纤陀螺的复位调制闭环控制。     

数据采集及控制系统在模拟训练器中的应用

本文叙述了M-1型模拟训练器的组成和原理,以及数据采集及控制系统在模拟训练器中的应用。     

内置语音报话器在出租车计价器中的应用

随着世界经济的快速发展.城市的不断变大,出租车的数量也随之大增,因此作为出租车营运收费专用智能化仪表的出租车计价器就显得十分的重要.但是在我们现实生活中,由于计价器设备成本因素.某些地区还在大量使用着"哑巴计价器",即不带语音功能的老式计价器.针对这一现状.本文提出了一种便宜而又行之有效的方案:即在原来计价器的基础上,增加了一块语音报话器,并将其内置于中.这样,使该出租车计价器更具人性化,更能给人们的乘车带来方便和舒适,不仅可以大大提高出租车行业的服务质量,减少出租车公司的设备成本,更能提升城市形象.     

本体在CBR求解复杂问题中的应用研究

本体是对共享概念模型形式化的规范说明，是对特定领域对象及其关系的概念化描述，为此，本文模拟专家求解思维模式，将本体与CBR结合，借助本体来规范案例和问题的描述并使之系统化建立了基于本体的复杂问题CBR求解框架，并对基于本体的CBR关键技术进行了深入研究。     

改进的蚂蚁算法在几何约束求解中的应用

将几何约束问题转化为数值优化问题。把蚂蚁算法引入几何约束求解中。在所有的操作中,由于没有涉及到在 Newton-Raphson 中遇到的矩阵求逆操作,因此蚂蚁算法具有很强的鲁棒性。笔者在基本蚂蚁算中混入局部优化算法,对每代的最优解进行改进,进一步加快蚂蚁算法的收敛速度。为了避免蚂蚁一开始就失去解的多样性,笔者改进了选择策略。为了克服蚂蚁算法计算时间较长的缺陷,这里引入遗传算法中的变异算子,经过局部优化后,整个群体的性能会有明显改善,使得算法保持更好的多样性。由于该算法对方程的个数和变量的个数没有什么特殊的要求,因此可以处理欠约束问题。     

RISC技术在星敏感器中的应用

提出了一种采用RISC作为星敏感器主处理器的设计方案。RISC(Reduced Instruction Set Computer)是精简指令集计算机,它具有指令简单、功耗低、运行速度快的特点。以RISC技术为基础搭建了星敏感器处理器部分的硬件结构。在此平台上,成功地实现了星敏感器的数据处理和控制功能,其中包括系统的启动,模式转换控制,星图识别、跟踪和姿态计算,以及与FPGA通讯等。在跟踪状态下,姿态更新频率可以达到10Hz。测试表明,应用RISC技术的系统功耗小,仅为400mW,成本约为使用功能类似DSP构建系统的1/4。     

随机有限元在球磨机结构动力响应求解中的应用

在对球磨机结构及激励力建立简化模型的基础上，计算球磨机构结构的动力位移响应，并采用结构元件声辐射理论预测球磨机结构治理前后的降噪量，结果表明，对于大型复杂结构，振动特性为宽频带振动，利用摄动随机有限元方法能准确地反映系统的实际行为，从而获得较好的预测效果。     

动力吸振器在浮置板轨道低频振动控制中的应用

研究了动力吸振器对轮轨动力作用下浮置板轨道低频振动的控制特性。首先基于动力吸振器定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,并通过对浮置板轨道进行模态分析,确定了浮置板附加动力吸振器的最优刚度、最优阻尼和最优附加位置;然后对浮置板轨道进行简谐响应分析,探讨了控制浮置板各阶模态振动的动力吸振器在不同质量比下的吸振特性;最后基于车辆-轨道耦合动力学模型,研究了列车动荷载作用下动力吸振器对浮置板轨道低频振动的控制特性。结果表明：动力吸振器能够有效地吸收浮置板轨道的固有频率附近的低频振动能量;动力吸振器的质量比越大,其吸振效果越明显;合理的吸振器设置能够有效地控制列车动荷载下浮置板低频振动及对应频段钢弹簧支反力向下部基础的传递。     

斜对称面检测在二次曲面体中的应用

对称是三维重建中的一个十分重要的约束条件,真实的对称在全局观察视角下变成了斜对称。斜对称检测可以大大降低三维重建的复杂度。本文提出了二次曲面体的斜对称面检测方法,该方法首先将SUGIMOTO等提出的斜对称检测方法扩展到任意二次曲线,然后将二次曲面体进行面域提取,对提取的各个面域运用前面的斜对称检测方法进行斜对称轴检测,从所有检测到的对称轴中提取出对称面多边形的边界,采用极左邻边搜索法构造对称面多边形即斜对称面同实体的相交面。由于算法对于物体的摆放位置没有要求,因而扩展了实体的覆盖域。     

纠错编码在遥控起爆器中的应用

介绍了通信信道的差错类型、差错控制原理、控制方式,并以遥控起爆器为例设计了一种8位变形汉明码纠错编码,对提高遥控起爆的成功率,降低误码率具有较大的实用价值。