刚性系统数字仿真算法

介绍刚性的本质,综述刚性算法、间断处理、实时算法、微分代数问题、稳定性、并行算法的一些结果,给出在这个领域的进一步研究的建议。

一类刚性系统基于线性多步法的并行计算方法

针对一类分解的刚性系统,提出了一类并行组合方法.该方法将系统分割与方法分割的并行化方法相结合,采用显式线性多步方法求解非刚性子系统,采用隐式线性多步方法求解刚性子系统.讨论了方法的相容阶、收敛性和数值稳定性.数值试验结果表明,该方法对于求解分解的刚性系统是可行的.

改进梯形整体外插方法及其在刚性系统仿真方面的应用

本文针对控制系统中经常出现的刚性问题，着重介绍改进梯型整体外插方法。然后，对双帧速法与梯形整体外插方法的结合进行探讨，最后阐述其在系统仿真中的应用。

刚性联接双电机系统功率平衡控制策略

针对刚性联接双电机系统因参数摄动和负载变化导致的系统输出功率不均衡问题,基于转矩闭环矢量控制系统,提出了一种自抗扰模型预测(ADRC-MPCC)转矩交叉耦合功率平衡控制策略。首先,建立刚性联接双电机系统的统一数学模型,基于该模型分析了功率不平衡产生的原因;其次,通过确定合适的转矩反馈补偿系数,提高了系统中双电机的同步性能;最后,设计自抗扰控制器对转速环、磁链环和转矩环的扰动进行估计和补偿,并通过简化模型预测控制方法对逆变器开关状态进行选择,减少了控制器的运算时间。仿真与实验结果表明,提出的控制策略实现了参数摄动和负载扰动情况下刚性联接双电机系统的输出功率平衡,验证了功率平衡控制策略的有效性。

一种基于量子化状态系统的刚性ODE求解方法

量子化状态系统(Quantized State System,QSS)在求解一般常微分方程(Ordinary Differential Equation,ODE)系统时,比传统基于时间离散的积分方法更具优势,但QSS方法不适合求解刚性ODE系统,为此提出一种基于量子化状态系统的步进校正优化算法(Step-correction Optimization Algorithm Based on QSS,SCOA based-on QSS),它结合QSS方法及隐式算法中梯形积分法的思想,以有效提高刚性ODE系统的求解精度和效率。通过对3个典型刚性ODE算例的仿真求解,结果表明,SCOA based-on QSS算法总体上比其他算法更具优势,同时在适当减小量子大小时能显著提高仿真精度。

半刚性护栏系统模型冲击实验研究

在Instron 92 5 0落锤式冲击试验机的基础上 ,设计和实现了刚性护栏系统 (包括W梁、防阻块和立柱 )的模型实验系统 .通过该实验系统开展了半刚性护栏系统的冲击实验研究 ,得到护栏系统的各部件在冲击条件下的变形特点 .由实验结果计算得到了W梁和防阻块的变形能 ,并考察了它们在冲击过程中对能量吸收的贡献 ,其中W梁的吸收能量约为总吸收能量的 5 0 %～ 6 5 % ,防阻块的吸收能量约为 1 5 %～ 2 5 % .

一类分解刚性大系统的组合方法

针对分解的刚性大系统提出了组合ＲＫＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ（ＣＲＫＲ）方法，该方法分别采用Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ和显式ＲＫ方法在不同的处理机上并行求解刚性和非刚性子系统。文中讨论了算法的构造、收敛性以及数值稳定性，并在微机和多处理机上进行了数值仿真试验。

一类刚性动力学系统实时数值仿真的组合方法

本文提出一类分解的刚性动力学系统数值仿真的实时ＲＫＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ（ＲＴＣＲＫＲ）组合方法，分别运用Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ方法和显式ＲＫ方法求解刚性和非刚性子系统。文章讨论了这类组合方法的构造、收敛性和数值稳定性。数值仿真试验表明这类方法是有效的。

弹支-刚性转子系统过共振瞬态响应特性研究

针对结合弹支-刚性转子系统的动力学特点,利用Lagrange能量法建立了考虑变速特性的转子系统瞬态响应动力学方程,模型中区别考虑了非旋转阻尼和旋转阻尼的影响.采用精细积分算法计算获得过临界区的转子瞬态响应特性,进一步对比分析了角加速度和阻尼特性对转子系统瞬态振动响应幅频特性和相频特性的影响规律.研究结果表明:变转速引起系统的刚度矩阵变化并产生附件的激励力;瞬态过共振响应幅值明显小于稳态响应幅值,且过共振越快速、阻尼越大时系统瞬态振动响应幅值越小.针对过瞬态相频特性,在临界转速附近出现一个新的相位角(加速过共振小于90°),此相位不受角加速度值和旋转阻尼比的影响,但随着非旋转阻尼比的增大呈增大趋势.

高速铁路防零星落块刚性防护系统试验与数值分析

结合长昆高速铁路沿线防零星落块的刚性防护系统的实际工程,针对刚性防护系统的防护能量不明确的现状,开展了原尺寸刚性防护系统落石冲击试验,研究新型刚性防护系统的变形特征和传力机理,明确该系统两阶段的传力工作状态,指出系统中的薄弱环节。基于LS-DYNA的显式动力算法,模拟落石冲击刚性防护系统的全过程,并与试验结果进行对比,二者结果吻合较好。结果表明:新型刚性防护系统结构形式布置合理,具有良好的变形能力和传力途径,能达到预计的抗冲击效果,在此基础上,提出该系统相应的设计优化建议。

刚性约束转子系统单点碰摩周期n运动的存在性

对一类刚性约束转子系统的碰摩映射讨论了单点碰摩周期2运动的存在性,给出其存在的参数范围和计算公式,并用实例验证本方法的正确性,最后研究了单点碰摩周期n运动的不存在性.

新兴产业企业创新生态系统刚性及其超越

与创新生态系统的稳定性特征相伴而生的刚性问题,已成为阻碍新兴产业企业实施创新驱动发展战略的"拦路虎"。归纳了新兴产业企业创新生态系统刚性的组成结构,将刚性划分为认知刚性、内部刚性和外部刚性3类;探讨了创新生态系统刚性的形成机理:新兴产业发展中存在大量不确定性导致的业务发展预见性问题,使高稳定性创新生态系统得以存在,但这种稳定性也导致了刚性的产生;在理论分析的基础上提出了超越刚性的策略;指出刚性的测度以及刚性对企业创新绩效的影响将是未来研究重点。

(ρ ,σ)-方法关于刚性延迟微分代数系统的非线性稳定性

本文涉及 (ρ ,σ) 方法应用于 1 指标的非线性刚性延迟微分代数系统的稳定性 .证明了求解常微分方程(ODEs)的 (ρ,σ) 方法的 (强 )G(c ,p ,q) 代数稳定性导致相应延迟微分代数系统方法的 (渐近 )

一类刚性非自治系统的组合分块解法

针对分解的刚性大系统提出了组合RK-Rosenbrock方法,该方法分别采用Rosenbrock和显式RK方法在不同的处理机上并行求解刚性和非刚性子系统．讨论了算法的构造、收敛性以及数值稳定性,并在微机和多处理机上进行了数值仿真试验．

半刚性防护系统试验与多跨模型数值分析

为研究半刚性防护系统的抗落石冲击能力,开展了2组足尺落石冲击试验,研究了该系统的变形特征和传力机理,明确了其两阶段传力工作状态。基于LS-DYNA进行落石冲击整体系统的全过程模拟,对试验和数值仿真结果的钢绞线内力、特征点位移、钢柱应力进行对比,二者吻合较好,验证了计算模型的正确性。在此基础上,开展了5、7、9、15跨模型的数值分析。计算结果表明:7跨模型为最不利工况,落石位移、钢绞线拉力较大;当采用3跨模型作为等代模型时,落石位移宜增大5%,直接承受冲击的钢绞线内力宜增大20%,未直接承受冲击的钢绞线内力宜增大15%;引入钢绞线拉力衰减系数,直接承受落石冲击的钢绞线拉力衰减最多,越靠近钢柱自由端,其拉力衰减越少;随着跨数增加,边跨的边界效应逐渐降低,端柱的屈曲和应力集中现象得以缓解,7跨以上模型端柱不再屈曲,并对比了系统中主要构件的耗能分布以及系统的性能曲线。研究结果为半刚性防护系统的设计提供了理论基础。

刚性连接两质点球系统的运动学问题研究

刚性连接两质点球系统是理论力学教学中一种力学模型.流行教参对该问题讨论不多,容易造成对刚性连接两质点球系统的运动学问题不正确的理解.笔者尝试从刚体的基本性质出发,导出刚性连接两质点球系统在运动中所具有的特性:两质点在沿杆方向上的动量分量和受到的冲量相等,并利用这些特性解决刚性连接两质点球系统运动问题.

一类刚性大系统实时数值仿真的并行组合方法

本文提出一类分解的刚性大系统数值仿真的实时并行组合方法。利用系统并行化与方法并行化相结合，分别应用并行Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ方法和并行ＲＫ方法在并行计算机上并行求解刚性和非刚性子系统。讨论该并行组合方法的构造、收敛性、数值稳定性。

刚性大系统的波形松弛方法

本文综述了波形松弛方法的基本思想及现有的一些结果，并提出在这个领域进一步研究的建议。

信息系统刚性的概念及抑制方法

系统研究了信息系统的刚性,首先给出了信息系统刚性的定义,同时分析了刚性产生的原因,然后得出结论,即面向功能的设计与开发是造成系统刚性的主要原因。最后提出了抑制信息系统刚性的方法,即面向过程的开发方法。