动力学系统精细积分算法的一种改进格式

将精细算法应用于动力学方程时,矩阵的阶数从Ｎ＊Ｎ增加到２Ｎ＊２Ｎ,本文利用动力方程的振型分解将问题转化为对角矩阵的计算,在不增加存储的条件下实现了动力方程精细算法计算。     

基于精细积分方法的桥梁结构移动荷载识别

针对桥梁结构移动荷载识别问题,有效地将桥梁结构振动微分方程化为精细积分方法的一般格式,进而将精细积分方法推广于荷载作用点随时间连续变化的移动荷载的识别问题中,以HPD-S精细积分格式为基础,推导出相应的荷载识别公式,并与以HPD-L精细积分格式为基础的荷载识别方法进行了比较。仿真算例表明,无论对于简谐变化还是线性变化的外荷载,即使采用较大的时间步长,前者仍具有很高的识别精度;同时对后者进行了修正,也得到了令人满意的识别效果。     

结构地震反应分析的一种新精细积分法

将Newmark法中常平均加速度法的基本假定与更新精细积分方法结合起来,提出了一种新精细积分法,并应用于结构的地震反应分析中。推导了该方法的计算公式,对其稳定性进行了分析。与更新精细积分法相比,在实现动力微分方程降阶后,矩阵尺度和方程个数减少一半;并且迭代公式直观,可以非常方便地求出结构在地震作用下的位移、速度和加速度反应。提出的方法虽然是条件稳定的,但是其稳定性条件极易满足。算例表明方法的有效性及对地震作用的较好的适应性。     

结构动力方程的一种自适应步长增维精细积分法EI北大核心CSCD

增维精细积分法是一种求解结构动力方程的高精度逐步积分算法,其步长的选取会对计算精度产生极大的影响,在实际应用中存在难以确定合适步长的问题。为满足实际工程中对计算精度和效率的要求,提出了一种计算误差的估计方法,并以估计误差和迭代收敛速度为基准,建立了一种自适应步长增维精细积分法。针对三种结构动力方程的算例结果表明,在计算各类线性及非线性振动问题时,该方法均可以在保证计算精度的前提下快速有效地控制算法的计算步长,并且仅需较少的额外计算消耗,显著提高了增维精细积分法的计算效率,使该方法在求解结构动力方程时更具计算优势和实用价值。     

结构撞击响应的一种弹性模型及其精细求解

在弹性撞击问题的经典有限元解法中,通常将靶体和撞击物独立考虑。该文基于把靶体和撞击物看成一个整体的思想,将撞击问题转化为振动问题,进而对于考虑和不考虑接触刚度的情况,分别使用有限元法建立了结构撞击问题的弹性模型,得到了离散后的动力微分方程,并利用精细积分方法给出了问题的动态响应解。算例表明所用方法能够滤去低阶有限元导致的虚假高频模态;另外,精细积分法还具有受时间步长限制小、精度高和无条件稳定等特点。     

精细直接积分法的积分方法选择

讨论了精细直接积分法中积分方法选择问题。通过理论推导和数值试验,指出为保持精细算法的高精度,应根据荷载的性质选择合适的积分方法,并得出激励为多项式形式时应选择代数精度高的积分方法的结论,指出科茨积分、高斯积分是保持精细算法高精度的较好积分方法。     

高耸结构抗震的精细传递矩阵法

精细传递矩阵法无需对微分方程进行求解,可只按照迭代公式计算。本文推导了高耸结构纵向和横向自由振动的精细传递矩阵,给出用精细传递矩阵法推导高耸结构的自振频率、振型、地震内力及变形的公式以及计算步骤。     

结构动力方程的高斯精细时程积分法

对线性定常结构动力系统提出的精细积分方法,能够得到在数值上逼近于精确解的结果,但是对于非齐次动力方程涉及到矩阵求逆的困难,计算精度取决于非齐次项的拟合精度等问题.提出将高斯积分方法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,在实施精细积分过程中不必进行矩阵求逆,整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量.这种方法理论上可实现任意高精度,而且计算效率较高,数值例题显示了方法的有效性.     

高耸结构驰振临界风速分析的精细时程积分法

应用精细时程积分方法对高耸结构驰振运动方程进行了分析,并确定了驰振临界风速.首先应用模态坐标变换得到系统无耦合的运动方程,然后应用精细积分法计算结构的时程响应,再根据结构响应的对数衰减率判断结构的临界风速.最后,通过计算一个矩形截面高耸结构的驰振临界风速验证了方法的正确性.     

基于精细积分法的结构碰撞动力系数谱研究

将精细积分法引入结构碰撞问题研究中,并借鉴已有反应谱定义提出结构碰撞加速度动力系数谱的概念,采用精细积分法对相邻结构进行了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地下碰撞加速度动力系数谱研究。结果表明,精细积分法用于结构的碰撞分析,计算精度和效率较高,对求解结构碰撞问题是适用的;不同场地类型的地震动输入下,结构的碰撞响应有差异,总体上Ⅱ类场地结构碰撞力响应最大;结构碰撞力对初始间隙大小并不敏感,阻尼比的增加使结构的碰撞力响应降低。     

一种结构鲁棒性量化方法

结构鲁棒性要求结构具有抵御不成比例倒塌的能力.如何对结构鲁棒性进行定量评价是目前结构工程界最具有挑战性的前沿问题之一.该文从结构承载力的角度出发,改进了一种结构鲁棒性评价中的构件重要性系数,形成了一种新的构件重要性系数.再基于这种构件重要性系数,提出了一种新的结构鲁棒性指标及其评价结构鲁棒性优劣的方法,从而实现了结构鲁棒性的量化.以平面桁架结构和平面框架结构为例,说明了该结构鲁棒性量化方法的计算过程.计算结果表明:总宽度、高度相同的4 种框架结构的鲁棒性指标值的大小顺序与定性分析的结果一致,说明了该鲁棒性指标值的合理性.再对4 种框架结构的鲁棒性指标值进行了比较及分析,得出了一些影响结构鲁棒性的因素,如荷载形式、跨度的均匀性、跨数、支撑等.     

PbS量子点能级结构的尺寸和配体依赖性及其对异质结电池性能的影响

通过电化学循环伏安测试和吸收光谱测试, 确定了有机配体(油酸)和原子配体(四正丁基碘化铵, TBAI)钝化的不同粒径(2.6~4.5 nm)PbS量子点的导带和价带能级, 并研究了量子点尺寸对PbS/TiO₂异质结电池(空气气氛中制备)性能的影响。结果表明：PbS量子点的能级结构受其粒径大小和表面配体特性的影响。当PbS量子点尺寸从2.6 nm增加至4.5 nm时, 油酸包覆PbS量子点的导带底从-3.67 eV减小到-4.0 eV, 价带顶从-5.19 eV增加到-4.97 eV; 而对于TBAI配体置换的PbS量子点, 其导带底和价带顶则分别从-4.15 eV和-5.61 eV变化至-4.51 eV和-5.46 eV。粒径为3.9 nm的PbS量子点所制备的电池性能最优, 其能量转化效率达到2.32%, 这可归因于其适宜的禁带宽度、结晶质量和良好的PbS/TiO₂界面能级匹配度。     

非线性动力方程的一种改进精细积分单步方法EI北大核心CSCD

微分求积法和单步块方法都是单步多级数值方法,但是直接应用于求解非线性动力方程时的计算量比较巨大,为此提出了一种基于单步块方法的改进精细积分单步方法。结合精细积分法,该方法采用s级的单步块方法的第s个方程对Duhamel积分项进行数值积分。具体采用四阶Runge-Kutta法获得待求变量的预估值,并采用新四点积分公式计算Duhamel积分项。相对于现有的单步方法,该改进算法在数值精度和稳定性上更优。通过非线性动力方程的典型算例验证了该算法的优势。     

金属Cd2+掺杂TiO2纳米颗粒的制备及能级结构的影响机理

采用溶胶-凝胶法制备了Cd2+掺杂改性TiO2纳米颗粒,利用XRD、TEM、XPS和UV-Vis光谱对掺杂前后颗粒的结构和性能进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的Cd2+掺杂TiO2纳米颗粒主要为锐钛矿相,粒径尺寸在20nm左右,掺杂前后TiO2的尺寸和形貌没有明显变化;结构表征和光谱测试结果发现,Cd元素在TiO2纳米颗粒中部分取代TiO2晶格中的Ti元素,以Cd2+的形式存在,形成Cd—O键,使TiO2纳米颗粒的吸收带边红移,降低了TiO2的禁带宽度。并且采用基于密度泛函理论的第一性原理对Cd掺杂TiO2进行了能级结构的模拟计算,发现理论结果与实验结果有较好一致性。     

一种基于光拍频的连续激光调制光谱测量方法

针对F-P干涉仪分析连续激光调制光谱的局限性,本文提出了一种基于光拍频的连续激光调制光谱的测量方法,该方法可实现调制频率低达千赫兹的连续激光调制光谱的测量.本方法以光电转换理论为基础,利用频谱分析仪测得参考光与连续调制光谱的拍频信号,然后通过相应的数学计算得到连续调制光谱的各个光频的相对电场强度,从而实现连续调制光谱的分析.本文在理论建模与分析的基础上,利用该方法对半导体激光器出射激光经电光调制器调制产生的调制光谱进行了测量,测量结果与F-P干涉仪测量结果一致,验证了该方法的可行性.     

一种简化的结构鲁棒性量化方法

结构鲁棒性意为结构在偶然事件中发生局部损伤而不产生与损伤起因不相称的破坏的能力,其量化理论目前仍较为匮乏。该文首先提出了易损构件的定义,推导了单一均质材料矩形截面构件考虑轴力、剪力与弯矩受力相关性的构件易损系数计算公式。对处于轴力、剪力与弯矩复合受力状态下的钢筋混凝土矩形截面构件,可以类似地得到其相应的构件易损性系数计算公式。根据已有的关于构件重要性系数的研究,该文提出了一种新的结构鲁棒系数对鲁棒性的量化。最后,对一个平面桁架和一个平面框架进行计算以阐释鲁棒性系数的应用。由分析可知,降低构件的重要程度和降低关键构件的易损程度是加强结构鲁棒性的两种有效途径。     

一种有效的振动信号分离算法

振动信号包含随机成分与周期成分 ,其中的随机成分占据了很宽的频域 ,其能量极易引起其它设备特别是电子设备的共振 ,从而导致设备失效。为评估随机成分对设备的影响 ,需要将周期成分从振动信号中去除。为此 ,首先使用ARMA建模法对振动信号中周期成分出现的频率位置进行估计 ,然后设计阻带带宽极窄 (小于 0 .5Hz)的V型滤波器来完成相应的滤波。实验表明本文中的方法能有效地去除振动信号中的周期成分 ,而完整地保留随机成分     

蝶翅精细分级结构纳米Ag-Au/蝶翅复合材料的可控制备

通过调控蝶翅的分步浸渍,在蝶翅模板上原位还原生成不同形状的纳米Ag-Au颗粒,并嵌入蝶翅精细分级结构得到纳米Ag-Au/蝶翅复合材料。在Ag-Au/蝶翅复合材料形成过程中,蝶翅既提供了构筑精细分级结构纳米复合材料的基体模板,又通过活性基团（如：—CONH—、—OH）参与控制Ag-Au颗粒的还原。因此,通过调控浸渍过程的温度和浸渍方式等工艺参数,得到30~50 nm的实心球状、50~80 nm空心球、不规则螺母形等不同形状的纳米Ag-Au粒子,这些纳米粒子原位沉积并均匀镶嵌在蝶翅基体上,不仅实现了对蝶翅的精细分级结构的复制,而且调控了所生成纳米Ag-Au粒子的形状。这种基于自然生物模板进行液相浸渍的制备方法为有效制备具有精细分级结构和多组分功能纳米结构的复合材料提供了重要借鉴方法。     

网架结构损伤检测的一种方法

从网架结构单元刚度矩阵的分解出发,导出单元刚度联系向量,由各单元刚度联系向量和损伤前后振型变化向量之间的点积来判别可能的损伤单元,利用频率灵敏度法来计算损伤程度.以一个网架结构为例对所提方法作了验证.结果表明:所提方法计算简单,在测量数据有误差的情况下也能较好地识别出损伤位置和程度.     

修正结构有限元模型的一种方法

本文讨论了一个寻找结构有限元模型的误差源和对它进行修正的方法.为了减少待修正模型的未知参数数目,将质量、刚度矩阵描述为设计变量的函数.在此基础上,先用少量测得的静位移数据修正刚变矩阵;然后用少数几阶实验的固有频率、固有振型数据修正质量矩阵.为了避免测量旋转自由度的静位移和固有振型分量的困难,还讨论了聚缩模型的修正问题.最后,文中附有算例及结果.