基于均匀五次B样条插值求解动力响应的时间积分法

为求解结构动力响应,提出了一种新的逐步积分方法。通过五次的B样条插值在局部时间域上对位移、速度和加速度进行离散,给出了逐步逆推的计算格式。通过双参数控制算法的稳定性和计算精度。该方法具有自起步、无中间计算环节的特点。数值实例表明,本文算法的精度很高,明显优于Newmark法、Wilson法。     

基于二阶拉格朗日插值求解动力响应的逐步积分法

为了求解结构动力学响应,提出了一种新的逐步积分法.通过二阶拉格朗日插值在局部时间域上对位移进行离散,并给出逐步递推计算格式;采用参数θ控制算法的稳定性和计算精度.该方法具有稳定性好、二次精度、自起步的、计算格式简单的特点.通过选取不同的θ值与Newmark法、Wilson法、精细积分法的数值结果对比分析表明:该方法是正确而又可靠的.     

结构时程响应分析的Hermite—配点积分法

本文给出了结构动力运动方程的一种单数值积分的计算格式。本文以Hermite插值函数作为时域的位移函数,应用配点法,在时间步长中令运动方程的加权钱数为零,推导出带有参数θ,且精度较高的计算格式。当参数θ满足0.5<θ<1时,本文的计算格式是无条件稳定的。在考虑阻尼的情况下,当0.35<θ≤0.5时,格式也同样是无条件稳定的,而且精度的三项指标AD,PE和■都优于Wilson-θ法和Newmark法。本文还通过例题进一步验证了计算格式的精度较上述方法高,能更好地与精确解相吻合。     

MRD结构的动力反应分析

建立了MRD结构的动力分析模型,推导出结构运动微分方程。采用IOC算法控制策略,并采用Newmark法进行逐步计算,得到结构位移、速度和加速度时程。结果表明各种地震反应时程均收敛,并且各项地震反应均得到较好地控制。     

多自由度结构动力方程解析解的改进算法

针对结构动力计算中数值方法不精确以及模态叠加法计算复杂,对结构质量、刚度、阻尼矩阵形式有限制等一系列缺点,提出了多自由度体系运动方程的改进解析算法,推导了改进算法下自由振动时方程的通解形式,并对简谐荷载以及插值形式的地震荷载作用下多自由度体系的运动方程进行了解析求解.文中在求解时对结构的质量、刚度、阻尼矩阵的形式及状态矩阵的正交性不做要求.计算结果与文献中所给结果非常接近,同时将所得解析式代入运动方程时,方程左右两边的误差在10-15量级.数例计算和证明推导过程体现了解的精确性.此解为多自由度体系运动方程解析解的求解方法提供了一个新的思路.     

求解声波动方程的隐格式有限体积法

为研究声传播问题,提出一种声波动方程的隐格式有限体积法,该方法将格点型有限体积法与Newmark格式相结合.模拟平面波的传播过程,对比分析隐格式有限体积法和文献中显格式有限体积法的精度、稳定性及计算消耗等方面的性能.数值结果表明:当λ/Δx≥10时,两种算法均能得到满足精度要求的解;采用无条件稳定的隐格式算法,当满足ω0Δt≤0.3时,预测声压的相对峰值误差1%;当采用相同时间、空间步长时,隐格式算法精度高于显格式算法;隐格式算法对吸收边界的处理精度高于显格式算法,但对全反射边界的处理精度低于显格式算法;两种算法内存消耗比较接近,显格式算法的CPU耗时较少.     

求解圣维南方程组的DORA算法

DORA(double order approximation)方法是近年提出的求解动力学方程的一种算法,对于圣维南方程采用DORA算法时,方程被分解成两步来解,每一步均求解一个简单的微分方程组.第一步求解一个运动问题,采用显式求解.第二步求解一个扩散问题,采用隐式差分格式.DORA方法和传统典型算法相比最大的优点是可以计算初始水深是0的情况.以物理守恒定理为基础,比差分格式物理意义更明显;和特征线法相比,不受库朗稳定性条件约束,无条件稳定.     

结构动力学方程直接积分的一个无条件稳定方法

在结构动力学中将运动方程作数值积分,Newmark法是常用的。如取参数β=1/12,其准确度甚高,但是条件稳定的。为达到无条件稳定性,β必须增加到1/4以上,这时准确度就显著降低。其他具有无条件稳定性的方法,如Houbolt法、Wilson θ法、Hilber-Hugbes的α法和配置法,准确度低于β=1/4的Newmark法。本文通过“拟合”特征方程而提出一个新的方法。它具有无条件稳定性,而准确度和β=1/12的Newmark法相当。详细地分析了方法的稳定性和准确度,並首次指出了“伪共振”现象的存在。     

四自由度并联微操作机器人的运动学分析

分析了2RPS+2TPS型四自由度并联微操作机器人机构的运动学特性;采用微分法推导了微位移增量矩阵的一般表达式以及输入、输出位移的雅可比矩阵;建立了微操作机器人的运动学方程、速度方程、加速度方程的显式正逆表达式,为微操作机器人的动力学与控制研究奠定了理论基础。     

弹性结构的非结构网格有限体积数值模拟

为了分析复杂结构动力学以及应力波传播问题提出一种基于非结构化网格有限体积法的弹性结构数值模拟方法,采用位移和广义压力作为原始变量,推导出适用于可压缩和不可压缩弹性体的一致控制方程形式.空间采用有限体积方法和时间项采用二阶欧拉隐式格式离散,通过半隐式预测-校正两步算法(SIMPLE类算法)实现压力和位移耦合求解.最后通过...     

非线性结构动力分析的拟静力β-θ数值计算法及其应用

本文提出一种非线性结构动力分析的拟静力β—θ数值计算法.该法中包函三个选择最佳稳定性和精度的待定参数δ、β、θ值,只要给它们以相应的值,就可以分别退化出与目前广泛应用的克洛夫(Clough)的拟静力法,威尔逊(Wilson)的θ法,纽马克(Newmark)的β法,潼泽春男的改进的拟静力法相当的等效的拟静力增量法,同时,在该法中还考虑了阻尼矩阵的形式.按拟静力β—θ法编成的电算程序在实际应用中,使用者根据需要可以通过δ、β、θ值的选择,随时选用所需要的数值计算法. 此外,在文中还给出了拟静力β—θ法在串联多自由度结构中非线性地震反应计算的详细公式,并已编成电算程序算出例子.     

关于角量的标量性与矢量性

无限小角位移、有限大角位移、角速度、平均角速度、角加速度、平均角加速度和角坐标的增量以及角坐标对时间的一阶和二阶导数不仅是物理学中常用的物理量 ,而且也是很重要的物理概念。物理量又分为标量、矢量和张量 ,若物理量是矢量 ,它应服从矢量的加法法则 ,即两个矢量相加时 ,相加次序不影响它的结果 ,由A→ +B→ =B→+A→ 所得到的最终结果相同。根据这一原则 ,首先 ,将质点对两个坐标轴角坐标的变化等效的转化成坐标系对坐标轴的转动 ;其次 ,交换坐标系对坐标轴的转动次序 ,由此得到的同一矢量两个不同的结果表达式。结果表明 ,无限小的角位移、角速度、平均角加速度、角加速度都是矢量 ,而有限大的转角 ,质点在坐标系中的角坐标的变化量以及角坐标对时间的变化率都是标量     

平均屈服加速度的Newmark滑块位移法

为了合理考虑坡底输入峰值地震动沿滑动体的弹性放大效应对滑动体屈服加速度和累计塑性滑移量的影响,采用蚁群复合形法结合常用的极限平衡分析法搜索潜在滑动体的位置,在Newmark"刚体滑块模型"基础上,采用滑动体的"平均屈服加速度"作为塑性滑移分析的屈服加速度,利用几种常用的刚体极限平衡分析法(LEM)推导诱发坡体失稳"平均屈服加速度"的解析表达式.算例分析表明,基于平均屈服加速度的Newmark滑移分析法的计算效率和计算精度均得以显著改善.     

七自由度番茄收获机械手的轨迹规划与仿真

为了探究番茄果实串收获机械手的轨迹规划方法,以七自由度番茄收获机械手为研究对象,运用D-H法建立运动学模型,得到位置和速度的正、反解.采用多项式插值法、抛物线过渡的线性插值法、摆线运动法和B样条插值法,对关节约束条件下的机械手,从复位点到采摘点的运动进行关节空间轨迹规划与仿真试验.分析关节运动的位移、速度和加速度,对不同规划方法的关节最大速度进行定量分析.利用五次多项式法和摆线运动法,研究末端执行器的位移和速度. 结果表明,利用五次多项式插值法能够满足关节路径点的位移、速度和加速度边界条件,规划的关节运动轨迹连续平滑,关节最大速度较摆线运动法平均降低了6.25%,提高了机械安全性能,对应的末端执行器运动轨迹平滑,无跳变点.     

Seismic stability and permanent displacement of landfill along liners

The three-part wedge limit equilibrium method for seismic stability analysis of the landfill along liners is presented. The approximate solutions of the factor of safety and the yield acceleration coefficient are obtained. Parametric studies show that the interface strength of liners, the shear strength of waste and the height of retaining wall can influence the seismic stability of landfill along liners. The density and the shear wave velocity of the field waste are obtained by the borehole investigation and the spectral analysis of surface wave (SASW), respectively. The strain-dependent shear modulus and damping ratio of the artifical waste are obtained by the moderate-scale dynamic triaxial tests. The one-dimensional (1D) equivalent linear dynamic response analysis is used to calculate the horizontal equivalent seismic coefficient-time history of the sliding landfill during earthquake. The seismic permanent displacement of the landfill along liners with different site conditons and heights is evaluated by the Newmark method. The catculated results show that ratio of k _y/k _max, site conditions, the amplitude and frequency content of the bedrock motion can affect the seismic permanent displacement of the landfill along liners in some degree. Finally, the seismic stability and permanent displacements of three expanded configurations of a certain landfill case are analyzed. Supported by the National Natural Science Foundation (Grant No: 50538080) and National Distinguished Young Scientist Foundation of China (Grant No: 50425825)     

Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析

为了获得Newmark积分方法在负刚度时的适用性,研究了Newmark积分方法在负刚度时的数值稳定性分析方法并对其稳定性进行了分析,分析了Newmark积分方法中的参数、阻尼和分析步长对积分方法稳定性的影响规律.结果表明其稳定性与正刚度时差异较大,在负刚度时不再具有无条件稳定性.对于正刚度时常用的Newmark积分参数...     

强震下抗滑桩加固边坡土体的稳定机制及动力响应探讨

运用ABAQUS有限元软件,建立有桩和无桩2种均质土质边坡模型,采用Newmark-β方法对在强震下的有桩和无桩2种情况的边坡进行时程分析,得到了2种情况下边坡速度、加速度和位移等方面的响应,经过对比分析,得出抗滑桩提高边坡稳定性的机理。结果表明,边坡在某一方向地震波作用下,有无抗滑桩的边坡动力响应有一定差别：速度和加速度方面,2者结果相差不大;位移方面,无抗滑桩的边坡位移明显大于有抗滑桩的边坡位移。由此可见抗滑桩在提高边坡位移稳定性方面起到了很大的作用。本文可为实际工程中边坡的加固设计提供一定的理论依据．     

基于MATLAB软件的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真

以偏置直动尖底凸轮为例,基于MATLAB软件对凸轮轮廓曲线进行了解析法设计.绘制出从动件的位移、速度及加速度曲线,并对推杆的运动规律进行了仿真.结果表明:在从动件运动规律确定的情况下,利用MATLAB软件可以很方便地得到凸轮的轮廓曲线及从动件运动学仿真曲线.     

用复矢量法建立机械设计中曲线曲率半径和曲率中心的统一计算式

对平面运动点的位移、速度和加速度进行了复矢量描述,并引入了复矢量点积概念．在此基础上,根据平面运动点的法向加速度等于速度的平方与曲率半径的比值的思想,给出了计算点轨迹曲率半径和曲率中心的通式、直角坐标式和极坐标式,进而将其推广到机械设计中的一般平面曲线．文中还讨论了几个有代表性的分析实例．