动态响应分析的有限元-边界元耦合迭代法

有限元法与边界元法的耦合是一种有实用价值的数值解法。本文提出采用有限-边界元耦合迭代法对体系作动态响应分析。此法将求解区域剖分为二,分别采用有限元法和边界元法,在其交界面上通过迭代法满足界面条件。然后利用Wilson-θ法求解该动力微分方程。此法兼有有限元法和边界元法的特色,因此具有计算效率较高、输入数据少、节省计算机内存等优点,且适宜在微机上应用。     

大跨度钢管混凝土拱桥空间地震反应分析

将大跨钢管混凝土拱桥－－龙潭河大桥简化为空间动力计算有限元模型，以弹簧作为考虑基础－结构相互作用的边界条件，用空间迭代算法程度计算其自振特性，用Wilson-θ程序计算其地震作用下空间几何非线性反应。计算结果表明，基础－结构相互作用对各阶频率，轴力和力矩以及跨中位移均有影响。     

基于Duhamel积分的车桥耦合动力分析方法

为了缩短求解车桥耦合系统动力响应的计算时间,利用振型分解法对车桥耦合系统的桥梁子系统和车辆子系统解耦,假定在每一时间步长内车桥相互作用力线性变化,借助Duhamel积分解析解,通过迭代得到系统的动力响应,提出了一种新型的车桥耦合动力分析方法.以一节四轴客车匀速通过32 m简支梁为例进行了实验研究,结果表明:本文方法得到的车桥耦合系统的动力响应结果与Newmark-β方法的结果接近,各极值点相对误差均不超过1%;在保证相同的计算精度前提下,本文方法将积分步长提高至原来的5~10倍,提高了求解速度.      

交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合方程的收敛性讨论

运用有限元法建立车辆-轨道非线性耦合系统动力分析模型,该模型将车辆-轨道系统以轮轨接触为界限分成车辆,轨道两个子系统并通过轮轨接触力的平衡和位移协调条件耦合在一起。通过交叉迭代算法分别求解车辆,轨道系统的运动方程,此时每一步都需要判断使之满足轮轨几何相容条件和相互作用力平衡条件,这样对时间步长的选取要求较高,但是如果时间步长超过某一限值,易于导致迭代失败。引入了修正因子对轮轨接触力进行修正,这不仅可以放宽对时间步长的选取,还能加速收敛,提高计算效率。为验证算法的正确性,不仅进行了算例验证,还给出了引入修正因子的交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合系统动力学方程的算例,算例中考虑了不同的时间步长和不同的修正因子对交叉迭代算法收敛速度的影响。计算结果表明引入修正因子的交叉迭代算法具有程序编制简单、收敛速度快、用时少、精度高的优点。     

地震反应时程分析方法

分析地震工程中动力方程求解逐步积分方法中的线性加速度法、Newmark-β法、Wilson-θ法和中心差分法,明确指出这4种分析方法的优点和缺点以及它们各自的适用范围,并在此基础上合理选用数值逐步积分方法问题给出建议,为求解地震反应和结构抗震设计提供非常重要的参考依据。     

基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

应用达朗贝尔原理推导了两自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,提出用龙格-库塔法和NEWMARK法来求解车桥耦合振动问题。针对NEWMARK法提出了求解分离的车辆和桥梁运动方程组的分析策略:在每一个时间步长内进行迭代计算并将桥梁的振动平稳状态作为收敛条件。利用MATLAB结合两种数值计算原理分别编制了车桥耦合计算程序。算例分析表明:两种方法的计算精度都较高;采用NEWMARK法求解时,在每个时间步内迭代计算至桥梁振动平稳状态是有意义的。     

流固耦合系统库底边界对动水压力的影响

推导了流固耦合系统库底吸收边界条件的影响矩阵，并计算了库底不同反射系数的坝体动力耦合反应。结果表明：坝体的动力反应与库底边界条件密切相关，一般而言，反射系数愈大，坝体的动力反应也愈大，库水的动水压力也相应变大，因此忽略库底的吸收性将造成极大的误差。     

有限元模态叠加法声学-结构灵敏度

基于结构-声场耦合系统有限元模型,用有限元模态叠加法推导了系统在动力载荷作用下响应声压级对结构设计变量的灵敏度.以一矩形平板与立方体声场耦合系统为研究算例,计算了1～200 Hz声场内域点响应声压级对板厚度的灵敏度,分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律.计算结果表明,有限元模态叠加法求解声学-结构灵敏度的有效性和正确性.     

高速高精度数控车床主轴双转子系统动力特性

利用整体传递矩阵法对机床主轴双转子耦合系统的动力特性进行了详细研究．计算结果表明，采用该法计算简单、精度高、易于编程．同时，利用有限元法有效地解决了主轴双转子耦合刚度的计算问题．     

车-桥耦合系统的动力特性分析

利用振型叠加法以及时变力学系统的求解方法，以简支梁桥为对象，开展了车-桥耦合系统的振动特性分析。通过数值计算，比较了移动力、移动质量、移动振动系统三类模型的计算结果，讨论了跨径和移动速度变化时对挠度冲击系数和弯矩冲击系数的影响。并根据Piotr给出的结果对本方法进行了验证。     

车桥耦合振动数值分析

应用达朗贝尔原理推导车辆和桥梁的振动平衡方程,结合NEWMARK法计算原理编制对车桥耦合振动问题求解的计算程序.分别使用该程序和龙格-库塔法对一简支梁的车桥振动求解.结果表明:该程序的计算结果准确可靠,可应用于车桥耦合振动分析.     

MPC增压系统正交全三维分形耦合贴体网格生成

阐述了ＭＰＣ增压系统多分支，变曲率，变截面管系的流动计算的正交全三维分形耦合贴 网格的生成方法，应用这一方法编锦驿一ＭＰＣ模块进行了网格构筑，其计算结果表明，这种方法生成的网格能满足流动计算中气动方程差分求解的要求，是一种较完备的网格生成方法。     

考虑桩土作用的铁路曲线梁桥车桥耦合振动分析

以某铁路曲线多跨简支梁桥为例，讨论了考虑桩土作用的铁路曲线梁桥车桥耦合振动，在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中，建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型和动力方程，建立了曲线梁的动力模型及其动力方程：建立了一种基于激励非线性振动的数值方法，并在Windows9X／2000／XP工作环境下利用PowerStation和VisualC 完成了计算程序的编制，取得了较好的计算结果。分析中将曲线通过的车辆和曲线梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动予系统，通过迭代法进行求解这两个子系统；轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺，在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响，得到一些有益的结论。     

一各车辆耦合振动的求解方法

研究了车桥系统振动方程的求解方法，主要研究了失法的求解过程，并用此方法对车桥系统的弹性接触和密贴接触分别进行了分析。结果表明，在计算桥梁的动力响应时，弹性接触密贴接触都能得到正确的结果。     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响，采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解，建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型，充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后，将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源，采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究，综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性，热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况，以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合，电磁场与温度场的顺序耦合. 最后，对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%，峰值工况下最大误差为10.55%.      

一种车桥耦合振动的求解方法

研究了车桥系统振动方程的求解方法,主要研究了迭代法的求解过程,并用此方法对车桥系统的弹性接触和密贴接触分别进行了分析.结果表明,在计算桥梁的动力响应时,弹性接触和密贴接触都能得出正确的结果.     

铁路提篮拱桥车桥耦合振动分析

采用车桥耦合振动理论，分别建立了铁路车辆和提篮拱桥的动力模型及其运动方程．将车辆和提篮拱桥分为2个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统，采用迭代法求解这2个子系统．用自编的车桥耦合振动软件对提篮拱桥的车桥耦合振动进行了分析，并对桥梁的横向与竖向位移、动力放大系数、车辆脱轨系数和轮重减轻率进行了评价，在所讨论的工况下，均满足我国相关规程的要求．     

大挠度板非线性分析的循环迭代加权余量法

针对大挠度板大量线性耦合偏微分方程组的求解，提出了变量转换循环迭代加权余量法。这种方法通过变量转换、构造迭代格式和加权余量法鬼神似求解，使原问题易于解决。以正交各向异性矩形薄板在横向荷载和面内荷载作用下的几何非线性弯曲问题为例，推导了具体求解公式，说明了方法的原理，并给出了数值算例。     

拟“车-桥耦合系统”的动态近似分析法

目前对于车体通过桥梁的动力响应问题,通常是将车辆子系统和桥梁结构耦合为一个系统,同时进行分析.文中提出一种近似但具有足够精度的方法用以计算车-桥耦合系统的动力响应.将车-桥耦合方程分解为两个部分,忽略作用在桥梁上的由移动车辆产生的惯性力项,只剩下移动力项.计算出桥梁在移动力作用下的响应,并把此响应作为车体动力响应的激励源反馈给车体,从而计算出车体的响应.从数值计算的角度,采用MATLAB编程并与车桥耦合系统精确的数值解作对比,验证了轻车过重桥情况下本文方法的可行性.通过分析表明,此方法能避免车-桥耦合系统计算时的庞大运算.     

基于Kriging模型的改进协同优化算法

为了提高协同优化算法的求解效率,利用Kriging模型,构造系统级近似优化模型,提出了基于Kriging模型的改进协同优化算法.该算法采用置信域与均匀设计相结合的方法,完成近似模型的更新;采用序列二次规划算法,完成优化问题的求解.以经典函数和减速器设计为例,验证了改进协同优化算法.结果表明:该算法能提高计算效率,在减速器设计中,迭代次数减少50%左右.