非线性双曲线固结方程的精细积分解法

为解决传统有限差分法在求解固结方程时关于时间步长选取对解的稳定性和收敛性影响问题,针对固结系数不为常数的一维非线性双曲线固结方程求解,提出一种采用精细积分法进行时间离散的数值解法。详细推导该方法的具体求解过程,并结合工程实例,将精细积分解法与传统有限差分解法进行对比。结果表明,精细积分解法不受时间步长取值大小的限制,具有良好的计算精度和数值稳定性。     

锚泊线的时域及频域动力分析

本文提出了锚泊线动力分析的一种计算方法，即应用摄动法对非线性锚泊线动力方程作摄动展开，将得到的一阶摄动方程在频率域内求解；然后对频率域解－频率响应函数作Ｆｏｕｒｉｅｒ反变换，得到时域内的脉冲响应，再根据给定的输入计算时域响应历程。本文还介绍了为验证这一方法所进行的模型试验。通过模型试验得到了锚泊线的频率响应函数，与理论计算基本符合。     

用有限元法确定弹塑性材料结构的极限承载力

确定弹塑性材料结构的极限承载能力是结构设计中极其重要的一个问题,它通常是采用弹塑性非线性有限元方法来进行分析的.本文提出了利用基于一系列线弹性有限元解来获得弹塑性材料结构的极限承载能力的试验误差法,并将它与切线法和割线法进行了比较和讨论.在计算的每一步中,根据应力松弛系数降低杨氏弹性模量,并将结构的应力松弛系数和作为误差指标.当结构的误差指标小于给定的误差容限时就得到收敛解.本文方法可计算出结构受载后直到崩溃时应力、应变和载荷-变形曲线.数值实验表明,本文方法是有效的和可行的.     

用实数同伦法确定机械优化问题的多个解

提出用实数同伦法＾「１」确定机械优化问题的多个解的方法。其核心思想是：根据Ｋ－Ｔ条件将一个非线性规划问题转化成一个非线性方程组的求解问题，并用实数同伦法在实数域上数值求解该非线性方程组，进而获得原优化问题的所有或绝大多数局部最优解。文中建立了统一的求解模型，并解决了数值计算中的若干问题，从而使本文提出的方法达到了较为实用的程度。     

求解旅行商问题的模拟退火算法

旅行商问题TSP是一个典型的NP完全问题,模拟退火算法是求解此问题的一种理想方法.模拟退火算法是依赖邻域结构的迭代方法,模拟退火算法对选择试验解比较敏感.本文针对找领域解,提出6种策略.算法的分析和测试表明,策略F是一种简单有效的算法.     

螺旋桨负载在船舶动力系统中的特性分析

为了研究螺旋桨结构-船身耦合动力学特性,本文基于流体力学理论建立了螺旋桨水动力模型。采用Matlab软件编程计算,将船身动力学模型与螺旋桨水动力模型相耦合,得到船身动力学响应。本文采用的方法能够加快流体迭代收敛速度,并且具有较好的计算收敛性。     

求解旅行商问题的模拟退火算法

旅行商问题TSP是一个典型的NP完全问题，模拟退火算法是求解此问题的一种理想方法。模拟退火算法是依赖邻域结构的迭代方法，模拟退火算法对选择试验解比较敏感。本文针对找领域解，提出6种策略。算法的分析和测试表明，策略F是一种简单有效的算法。     

工程结构特征值问题的加速解法

求解大型结构动态响应力的特征模态时，用传统的特征值解法很难完成，因此有必要寻求一种加速解法。本文给出了求解大型结构特征值问题的加速子空间迭代法，它采用GramSchmidt正交化过程消除收敛的特征向量，使得计算时间大大减少，文中通过实例对此法进行了验证。     

基于准静态法的舱段极限强度研究

随着计算机技术不断发展,非线性有限元法已成为计算和评估结构极限承载能力最有效的方法。在非线性有限元法中,有3种不同的分析方法,分别为弧长法、阻尼因子法和准静态法。准静态法最大的优势在于中心差分进行显式时间积分不存在收敛性问题,能够更好地求解复杂结构崩溃问题。该文基于准静态法开展船体舱段极限强度非线性有限元分析,比较不同时间步长条件下舱段极限强度变化趋势,研究不同材料模型对舱段极限强度的影响规律,并揭示舱段失效机理;为后期船舶结构极限强度研究提供技术支撑。     

加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

利用解析法对加筋板稳定性进行了研究,忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有一根加强筋的加筋板,定义板的挠曲函数,将其代入边界方程和协调方程,求解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力。对有2根或多根加强筋的规则加筋板,利用能量法导出统一计算的公式得到临界应力。最后,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文计算方法是正确的,可以准确求解加筋板的稳定性问题。     

基于神经网络的船舶主动力装置系统可靠性优化分配

船舶主动力装置系统可靠性分配是船舶动力可靠性工程设计中的重要内容，它常常构成有约束条件的非线性优化问题。探讨了基于神经网络理论求解该类问题的方法。建立系统可靠性优化分配的数学模型，采用罚函数法将不等式约束转化为无约束的优化问题，构造出Hopfield神经网络求解的能量函数，求得动力系统微分方程组。用数值计算的方法求解微分方程组，所得平衡点即为最优解。该方法通用性好，收敛速度快，为船舶主动力装置系统的可靠性分配提供了一种新的手段。     

基于整船整桥模型的船桥碰撞数值仿真

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。近代非线性有限元技术为该问题的求解提供了有效的工具。本文简述了该技术的基本原理，并基于整船整桥模型，对一艘4万吨实船与桥梁的碰撞过程进行了计算。仿真结果显示了船艏结构损坏、碰撞力演变、能量传递和桥墩内部应力变化的详细情景，讨论了船—桥碰撞的力学特征。本文演示的方法比传统的经验公式和简化解析法提供了更为精确的结果。所提供的桥墩应力状态对桥梁的设计与碰撞后的损伤评估有重要参数价值。     

螺旋桨非定常轴承力计算

采用扰动速度势面元法计算螺旋桨非定常轴承力,桨叶、桨毂和尾涡面由双曲四边形面元进行离散,对时域内非定常问题的求解采用时间步进迭代方法,建立了满足桨叶随边非定常等压库塔条件的非线性迭代结构,使迭代求解更加有效、快速和稳定。     

解非线性船波问题的一个数值计算方法

本文提出了一种计算完全非线性三维船渡问题的数值计算方法。速度势用考虑了波动的自由面影响的船体湿表面和局部真实的自由面上的简单源(1/r)分布表示,并采用精确的自由面条件。求解过程是一个迭代过程,计算结果与试验值作了比较,吻合较好.     

基于解析解的GPS伪距量测定位趋近算法

用几何方法,给出了二维、三维测距定位问题解的解析表达式,在此解析解的基础上对GPS测码伪距定位问题提出一种趋近计算方法,并讨论了其收敛性,给出了其收敛的一个充分条件和解析求解中多解的裁决方法.     

海底管道整体屈曲摄动解与Galerkin解的对比分析

海底管道在高温高压下的整体屈曲是管道设计中需要考虑的重要问题。由于地基土体对管道作用的非线性特点,使得求解高温高压下海底管道整体屈曲变形的理论解非常困难。摄动法和Galerkin法是求解海底管道整体屈曲的重要方法。文章在考虑土体对管道抗力的分析模型基础上对海底管道水平向整体屈曲变形的摄动法解与Galerkin法解进行了对比,发现两者得到的结果差异较小,但Galerkin法求解过程复杂,计算量大,且土抗力的函数表达式较为单一。     

应用拟小波法求解旋转轴系动力响应

在考虑运转状态下轴系自身陀螺效应和所受脉动载荷的条件下,建立的微分方程组在空间和时间上是耦合的,难以采用常规方法在数值上进行精确求解。拟小波法拥有全局方法的高精度和局域方法的灵活性,适合于非线性耦合微分方程的求解,可用来求解旋转船舶轴系的动力学方程。采用拟小波求解无轴向力作用时旋转轴的动力响应,将它与解析解对比,验证了该方法的可行性和有效性。在此基础上,用该方法求解船舶轴系受到螺旋桨产生的周期性轴向力作用时的动力响应,讨论了转速和周期性轴向力的影响。计算结果表明在特定转速下轴系的位移响应会发散,呈现了周期性轴向力的影响。     

一种丰满船型的兴波阻力计算方法

提出一种部分计及自由面粘性效应及表面张力影响的完全非线性自由面边界条件,以该条件计算了方形系数Cb为0.8的Todd 60船型的非线性兴波问题,计算结果表明:非线性迭代的收敛性得到改善,兴波阻力被夸大的倾向有所改进。     

一种新型深潜器耐压壳的非线性屈曲计算

纵环加筋圆柱形耐压壳作为一种新型的耐压壳结构,之前对它的屈曲研究大多是基于线弹性理论的屈曲模态和极限承载力计算。由于没有考虑几何和材料非线性,计算值同实验值相差较大,要结合实验对计算结果进行修正。本文将非线性屈曲问题转变为线性静力学问题求解,对纵环加筋圆柱形耐压壳进行了非线性屈曲计算。具体数值计算工作使用专业计算软件完成。非线性屈曲计算结果在屈曲模态上与实验吻合,说明采用的计算方法是合理的。本文对具有不同程度初始缺陷的耐压壳进行了数值计算,证实初始缺陷越大承载能力越低。文中的计算方法和结论可为深潜器耐压壳的设计提供参考。     

系泊缆索的非线性动力响应计算

系泊缆索会受到非线性流体动力的作用,还会出现大的位移。采用三维弹性梁理论模型,把缆索看作是等拉伸刚度、等弯曲刚度的细长结构,采用非线性有限元法求解缆索的运动方程。用牛顿迭代法计算系泊缆索的静力平衡状态。对于缆索的动力响应方程,采用隐式、显式混合的数值格式,最终将方程化为显式格式进行求解,提高了计算效率;使用高阶单元,只需要较少的单元就可以得到收敛解。计算结果表明,该计算方法能较准确地描述系泊缆索的非线性特征,且适用于缆索大变形条件下的动力响应分析。