Cahn-Hilliard方程的显式差分格式

对Ｃａｈｎ－Ｈｉｌｉａｒｄ方程的周期初值问题构造了显式差分格式，证明了该格式的收敛性和稳定性，给出了数值例子     

三维抛物型方程的高精度分支稳定显式差分格式

用待定参数法对三维抛物型方程，构造了截断误差达O（△t^3 △x^4)的显式差分格式，并讨论了格式的稳定性和收敛性。     

结构体系动力方程求解的显式积分格式的能耗特性

针对作者提出的结构体系动力方程求解的一种显式积分格式,探讨其数值计算能耗特性即算法阻尼特性,导出了其算法阻尼值随体系的物理阻尼和结构体系振动频率值变化的关系,并进一步讨论了该积分格式用于无限介质波动的数值模拟中抑制或消除透射边界引起的计算高频失稳问题,给出了该积分格式与中心差分格式的对比分析算例。     

工程结构非线性动力响应数值分析显式积分格式的研究

工程结构非线性动力响应数值分析中时间积分的处理是其难点之一,它关系到此类动力响应分析程序的运算效率及分析精度。本文详细介绍了有限元直接积分法中显式积分格式及其稳定性条件。通过分析可看出,对于求解强冲击载荷作用下的非线性结构动力响应及波传播等问题,显式算法是一种好的选择。文中给出了各种类型单元稳定性条件下临界时间步长△tcrit的计算公式,并以数值算例给出了实现的步骤。     

结构动力方程求解中隐式格式向显式格式的转换

摘 要：以广义加速度隐式算法为例,指出常用隐式算法可转换为显式算法。转换过程主要包括三个步骤：首先是对隐式求解的耦联线性方程组的系数矩阵取逆,然后将此逆矩阵在单位矩阵附近进行级数展开,最后进行级数截断。以常加速度方法的显式化过程为例,详细阐述隐式算法转换为显式算法的过程,着重介绍级数展开的项数对计算精度的影响,以及转换过程中时间步长必须同时满足算法的稳定性和级数收敛条件。揭示隐式算法与显式算法之联系,使可按高精度隐式算法得到与其相伴随的高精度显式算法。     

三维抛物型方程的一族两层显格式

构造了一族三维抛物型方程的两层格式，证明了当截断误差阶为O（Δt Δx^2)时，其稳定性条件比网比r=Δt/Δx^2=Δt/Δy^2=Δt/Δx^2≤1／2，优于同类的其他显格式。当截断误差阶为O（Δt^2 Δx^4)时，此格式为一个简洁而实用的高精度两层显格式。     

二维抛物型方程的高精度分支稳定显格式

本文构造了一个解二维抛物型方程的高精度显格式,其稳定性条件为ｒ ＝ Δｔ／Δｘ２ ＝ Δｔ／Δｙ２ ＜ １／２,截断误差为 Ｏ（Δｔ２ ＋ Δｘ４）。     

隐式非线性动力分析有限元并行求解格式

针对非线性动力分析有限元并行计算,采取区域分解和预处理共轭梯度(PCG)算法,提出了三种并行求解格式。第一种整体界面格式(GIF)是将预处理共轭梯度算法应用于子区域组集的界面刚度系数矩阵;第二种局部界面格式(LIF)是利用子区域的非组集的局部Schur补矩阵构成预处理共轭梯度算法,采取不完全Cholesky预处理子;第三种局部子区域格式(LSF)是将预处理共轭梯度算法应用于局部非组集的子区域矩阵并且采用局部子区域信息构造预处理子。采用Newmark-β平均加速度法进行时间积分。编写了基于消息传递(MPI)编程模式的并行有限元程序。在工作站集群上实现了数值算例,分析了三种PCG格式的性能。计算结果表明提出的并行PCG格式优于传统的区域分解算法。     

四维热传导方程的一族两层显格式

构造了解四维热传导方程的一族两层显格式,证明了当截断误差为O(△t △x2)时,其稳定性条件为网比r=△t/△x2=△t/△y2=△t/△z2=△t／△w2≤11／24优于同类的其他显格式,当截断误差阶为O(△t2 △x4)时,此格式为一个简洁而实用的高精度两层显格式。     

基于显式算法的纤维梁柱单元模型

为精细模拟钢筋混凝土桥梁的强非线性行为,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的纤维梁柱单元模型,并引入到前期建立的纤维梁柱单元实用模拟平台FENAP中。采用该显式单元模型,分别对一钢悬臂梁进行滞回特性分析和对一钢筋混凝土桥墩进行推覆分析,并将计算结果与采用FENAP隐式单元模型和采用OpenSEES软件纤维模型的计...     

有阻尼体系动力分析的一种显式差分法

本文利用拉格朗日型的二次插值函数近似位移反应,建立了速度、加速度的差商近似公式,进而推得集中质量阻尼体系动力分析的一种显式差分法.该显式差分格式具有二阶计算精度,与目前常用的有阻尼体系动力求解的几种格式相比,具有明显减少计算工作量的优点.     

阻尼弹性结构动力计算的显式差分法

本文在时域有限元离散的基础上,导出了集中质量阻尼弹性结构动力模型的显式差分法,数值稳定条件同中心差分法。文中还分析了用中心差分法结合单边差方法的不足之处。     

基于加速度泰勒展开的动力学方程显式积分方法

该文旨在提出兼顾适用性、可靠性与高效性的结构振动时域积分算法。基于加速度的泰勒展开式,引入截断系数考虑高阶项的影响,提出了具有4阶精度的加速度公式;通过积分并考虑典型时间步初始时刻系统动力平衡条件,建立了位移和速度的单步递推公式,运用终止时刻系统运动方程修正加速度。与多步积分法相比,单步积分法无需记录当前时间步以外时刻响应。稳定性分析表明,临界步长相比中心差分法增加40%。通过线性系统振动响应计算发现,当步长-系统固有周期（荷载周期）比达到0.2时,该文方法的振幅衰减率和周期延长率均小于5%;对于非线性系统,为降低算法阻尼和周期误差的影响,需控制步长周期比小于0.1。     

非线性动力方程的改进分段直接积分法

对现有的求解非线性动力方程v=H.v+f(v,t)的分段直接积分方法进行了改进,提出了新的预估式。该方法为显式预估-校正、自起步的单步四阶精度的精细积分算法,避免了对f(v,t)求导。算例表明:该文改进方法可用于求解多自由度、强非线性、非保守系统的动力响应问题;对研究解的稳定性也是一个有效的工具,而且比现有的分段直接积分方法和经典的Runge-Kutta方法计算精度高。     

杆系结构非线性稳定分析的一种新方法

本文提出了相对刚度参数及其衍生参数的概念,它们可以揭示和反映杆系结构全过程跟踪分析中结构刚度的变化规律。根据这两个参数的特性,文中提出了确定自动荷载增量参数的新方法,较好地解决了稳定分析中全过程跟踪技术中的疑难问题。文中通过实例来说明相对刚度参数的确定和应用,表明本文分析方法是正确的和有效的。     

结构区间有限元方程组的一种解法

针对结构静力区间有限元方程组的求解提出了一种简易解法。该法将含区间变量的整体刚度矩阵在区间变量的中值处进行一阶泰勒式展开。在对刚度矩阵展开式进行近似处理之后,将刚度矩阵的逆矩阵用一系列的Neumann展开级数来表示。为减小区间运算的扩张,利用区间乘法运算的次分配律和相关运算规则,导出不确定结构响应量上界、下界的计算式。几个算例结果分析表明:该方法具有较好的精度,是可行和有效的,且易于编程实施。     

多点激励下隔震桥梁非线性随机振动的时域显式迭代模拟法

由于地震动的随机性与空间变异性、隔震支座的非线性特征及其安装数目少的特点,隔震桥梁地震响应分析是一典型的多输入局部非线性随机振动问题。采用Bouc-Wen模型描述隔震支座的非线性恢复力,建立多点地震激励下隔震桥梁结构的运动方程,并将得到的非线性运动方程改写为关于状态变量的拟线性方程,基于精细时程积分法和龙格-库塔法构造拟线性方程及隔震支座滞回位移方程的时域显式降维迭代求解格式。再以此高效算法为基础,应用随机模拟法计算多点激励下隔震桥梁随机地震响应的统计量。数值算例表明,所建立的方法计算速度快、精度高,可用于实际桥梁结构的抗震性能验算。     

全量补偿复合反演算法的改进及其应用

全量补偿法的提出为部分输入未知条件下的结构参数识别以及荷载反演提供了一个很好的思路,但由于该算法在进行参数估计时没有考虑已知输入与未知输入的可信度差别,因此参数收敛过程中会产生振荡现象,收敛速度相对较慢。在此基础上,充分利用部分输入可确知而部分输入未知的激励特性,构造了一个基于加权最小二乘准则的改进算法。与原算法相比,改进算法不仅在理论上更加完备,而且其收敛特性也有质的改善。在同等的参数识别精度条件下,其所需的迭代次数仅为原算法的十分之一。     

基于显式摩擦摆单元的大规模复杂连体结构非线性时程分析

为克服复杂摩擦摆减隔震结构隐式非线性动力分析收敛困难且计算效率低的技术瓶颈;基于经典的摩擦摆力学模型,该文构造了一种2节点12自由度的显式摩擦摆单元,利用修正的向前Euler方法实现了此单元的内力计算;在自主研发的非线性有限元软件中完成开发,通过与SAP2000隐式摩擦摆单元对比,验证了开发内容的正确性。利用自主研发软件对某三塔连体结构进行了整体动力时程分析,研究了结构非线性、连廊支座类型及参数对结构动力响应的影响。