基于区间B样条小波基函数时变多变量AR模型的时变结构参数识别

本文研究的是时变动力学结构的参数识别问题。仅利用线性时变结构的多个加速度响应测量数据,本文将区间B样条小波函数作为时变基函数,构造了基于区间B样条小波基函数的时变多变量自回归模型,并推导了时变结构瞬时频率的识别方法。文中利用该法对一个三自由度线性时变结构进行了仿真研究,针对结构瞬时频率周期变化,突变和线性变化三种不同的情况分别进行了瞬时频率识别,并在加速度响应数据中加入了不同信噪比的高斯白噪声以检验识别方法的抗噪能力。最后,文中对一个具有质量时变特性的悬臂梁结构进行了实验研究,实验结果充分说明了区间B样条小波基函数时变多变量自回归模型对时变结构参数识别的可行性,有效性和良好的抗噪能力。     

基于小波有限元的移动荷载识别

小波有限元桥梁模型以区间B样条小波尺度函数为插值函数,构造了小波有限元梁单元,并通过单元转换矩阵建立了小波空间与物理空间各参数之间的关系;代表车载的移动力则投影到小波空间,从而建立基于小波的车桥系统相互作用模型。采用动态规划技术与T ikhonov正则化方法识别移动力,避免了直接处理反问题时的两端振荡与数值计算病态解等问题。仿真算例表明,与传统有限元模型相比,在相同条件下,小波有限元模型以较少的单元,在相似的识别时间内可获得相似的移动力识别精度。     

蛋白质结构的多分辨率分析及其应用

基于蛋白质骨架结构的BSSC生物信息学分析模型，利用多分辨率曲线小波分解方法，实现了对蛋白质骨架结构的多分辨层次描述，从而提供了一种在不同分辨率层次上对蛋白质结构进行分析和研究的新思路，为生物信息学中有关蛋白质的结构比较与分类、蛋白质折叠模式及其分子进化等问题的研究开辟了一条新途径。     

压电层合板的B样条小波有限元半解析法

利用小波有限元法的优越性可方便地求解压电材料与复合材料混合层合板的某些静力学问题。根据层合结构的特点,将区间B样条尺度函数作为插值函数离散结构的平面域,应用压电材料修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理推导了压电材料的Hamilton正则方程的区间B样条小波(BSWI)元列式。该BSWI元的主要特点之一是厚度方向是解析解形式的。针对具体问题的求解,为了保证各层之间力学量和电学量的连续性,进一步应用了状态转移矩阵技术。数值算例表明所提出的区间B样条小波单元是成功的。采用推导压电材料BSWI元的方法可建立磁电弹性材料类似的BSWI元。     

中厚板问题的多变量小波有限元法

提出了一种基于二类变量广义变分原理的多变量小波有限元方法。首先构造了便于边界条件处理的插值小波基,应用乘积型二元插值小波基来构造中厚板的广义变量场函数,通过二类变量广义变分原理建立了多变量小波有限元模型。在计算各种变量时,不需要利用其物理关系,也不必求导,可直接计算其结果,因而各种变量均有足够的精度。     

在有限区间带边界条件的小波插值与分解

小波是近年国际研究的热点，被认为是在工具及方法上取得重大突破的分析学中一个完美的结晶，在众多领域中有广泛的用途。最初小波是在无穷区间中研究的，实际问题往往出现在有限区间，有时还带边界条件，用原来方法小波分解并不理想，ｆ０（ｔ）≠ｆ－１（ｔ）＋ｇ－１（ｔ），ｆ－１（ｔ）与ｇ－１（ｔ）又不正交，∫ａ＾ｂｆ－１（ｔ）ｇ－１（ｔ）ｄｔ≠０。重建时出现失真。本文试图解决这个问题，联系到Ｂ样条与小波的关系，比     

区间桁架结构有限元分析的区间因子法

研究了具有区间参数的桁架结构在区间力作用下的有限元分析方法。利用区间因子法,桁架结构材料物理参数、几何尺寸和外荷载均可表达为其区间因子和其确定性量的乘积,进而结构的位移和应力响应也可表达成区间因子们的函数。利用区间算法,推导出了结构位移和应力响应的上、下限和均值的计算表达式。通过算例,分析了结构参数和外荷载的不确定性对结构响应的影响,并验证了模型和方法的合理性与可行性。该方法的优点是能够反映结构某一参数的不确定性对结构响应的影响。     

基于小波有限元的悬臂梁裂纹识别

研究了悬臂梁裂纹识别中的正反问题．即通过裂纹位置和尺寸求解梁的固有频率以及利用梁的固有频率．识别裂纹位置和尺寸。以矩形截面裂纹悬臂梁为例，利用小波有限元方法建立了梁自由振动的有限元模型．其中裂纹被看作为一刚度已知的扭转线弹簧，求解出了系统的固有频率；通过行列式变换，将反问题求解简化为只含线弹簧刚度一个未知数的一元二次方程求根问题，分别做出了以不同固有频率作为输入值时裂纹位置与弹簧刚度之间的解曲线，曲线交点预测出裂纹的位置与尺寸。数值算例证实了算法的有效性，为工程结构裂纹故障预示与诊断提供了新的方法。     

基于区间B样条小波有限元的移动荷载识别

小波有限元以区间B样条小波尺度函数为插值函数构造小波有限元单元,并通过单元转换矩阵建立小波空间与物理空间各参数之间的关系.采用动态规划法与Tikhonov正则化法识别移动荷载,避免了直接处理反问题时的振荡与数值计算病态解等问题.算例采用所测得的部分离散点的动态响应数据为已知信息,验证了小波有限元的优越性及小波的多尺度特...     

薄板弯曲和振动分析的区间B样条小波有限法

基于二维张量积区间B样条小波及小波有限元理论,研究了用于薄板静动力学分析的区间B样条小波有限元法。在小波有限元用于薄板分析的列式过程中,采用区间B样条小波尺度函数对横向位移场逼近,从矩形和斜形薄板静动力学势能泛函出发,由变分原理得到小波有限元求解方程。该方法具有B样条函数数值逼近精度高和多种用于结构分析的小波基函数的特点。数值算例表明:区间B样条小波有限元法能以很少的计算自由度获得与其它方法同样的计算精度。     

结构静力分析的区间摄动有限元法

基于新的区间参数系统响应界值的评估方法,推导了基于Taylor展开的区间摄动有限元法和区间参数摄动有限元法的高阶求解方法。并提出了一种新的区间摄动有限元法,该方法将刚度矩阵的逆矩阵用一系列Neumann展开级数来表示,最终得到结构响应摄动量的上下界限,是对结构响应鲁棒性的一种直接评估,因此称之为区间鲁棒摄动有限元法。比较了三种区间摄动有限元法的计算精度和计算效率。算例结果表明：区间鲁棒摄动有限元法具有较好的精度,能够适用于大型航空航天结构的不确定分析和优化。     

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。     

STRUCTURAL DYNAMIC ANALYSIS BY A TIME-DISCONTINUOUS GALERKIN FINITE ELEMENT METHOD

This paper studies a time-discontinuous Galerkin finite element method for structural dynamic problems, by which both displacements and velocities are approximated as piecewise linear functions in the time domain and may be discontinuous at the discrete time levels. A new iterative solution algorithm which involves only one factorization for each fixed time step size and a few iterations at each step is presented for solving the resulted system of coupled equations. By using the jumps of the displacements and the velocities in the total energy norm as error indicators, an adaptive time-stepping procedure for selecting the proper time step size is described. Numerical examples including both single-DOF and multi-DOF problems are used to illustrate the performance of these algorithms. Comparisons with the exact results and/or the results by the Newmark integration scheme are given. It is shown that the time-discontinuous Galerkin finite element method discussed in this study possesses good accuracy (third order) and stability properties, its numerical implementation is not difficult, and the higher computational cost needed in each time step is compensated by use of a larger time step size.     

基于退化理论的空间梁单元有限元分析

从双线性退化板壳单元出发,演绎推导出了一种可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。退化梁单元采用基本的平截面假设,并用轴线节点位移来表示梁单元的三维位移场。在进行单元有限元列式时,仍然沿用三维结构的几何方程和物理方程。在退化梁单元的理论基础上编制了有限元计算程序,通过对几个算例的分析,证明了这种基于退化理论的空间梁单元的精确、高效和通用,这种单元也可以广泛应用于大型结构空间双重非线性有限元分析。     

AN EIGEN-FORCE METHOD FOR FINITE ELEMENT ANALYSIS AND REANALYSIS

This paper presents a force-based finite element method that involves eigen-space transformation of element stiffness matrices in the first analysis. In each subsequent analysis (‘reanalysis’) associated with structural variations, the solution obtained previously is modified making use of intrinsic properties of eigen solutions and avoiding the time-consuming task of solving a large system of equations. The structural variations may involve changes in material properties, birth or death of elements, or change in boundary conditions. Numerical examples are presented to compare the accuracy and computational efficiency of the proposed method with the displacement-based finite element method. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

小波基无单元法及其与有限元法的比较

分析了以小波基取代传统无单元法中多项式基的原因,阐述了小波基无单元法的基本原理,并将其与有限元法在基本思路、形函数、位移边界条件、计算精度和适用范围等方面的区别进行了比较研究,最后通过算例验证了B-样条小波基在无单元法中应用的可行性以及小波基无单元法相对于有限元法的优势.     

模糊随机结构屈曲问题的区间有限元法

利用可靠度理论中的置信区间和模糊集理论中的λ截集方法,可以把结构中的随机参数和模糊参数转化为区间数.这时模糊随机有限元平衡方程转化为区间方程组,因此利用区间运算方法或蒙特卡洛直接抽样法可以求解模糊随机结构屈曲问题,并且得到一个区间解.如果结合结构稳定性理论,在某些特定的情况下,其计算量与求解一个相应的确定性问题有限元法的计算量相当.     

三维空间杆系结构动力分析的超级元法

本文研究了超级元法在复杂杆系结构动力分析中的应用。该方法是最近提出的一种新的数值计算方法，它具有有限元法的灵活、通用性强等优点，同时解决了有限元法自由度多，计算机内存需要量大，计算工作量大等缺点，可以大大提高计算效率，并能在微机上实现复杂结构的计算。