悬索桥抖振响应随跨度的非线性演变分析

设计了11组不同跨度悬索桥有限元模型.通过风洞实验得到主梁截面的气动三分力系数,运用Matlab工具箱生成B类风场脉动风速时程后得到桥梁抖振力.在此基础上,分析了结构动力特性的变化规律、计算了按几何线性和几何非线性考虑的11个模型的抖振响应.结果表明,随着跨度增大,悬索桥3个方向的自振频率逐渐降低,抖振位移均方根逐渐增大.对于竖向与扭转响应,线性与非线性均方根之间的差值均随跨度逐渐增大;对于侧向响应,两者之间的差值随跨度变化较小,表明几何非线性主要影响了悬索桥竖向和扭转方向上的抖振响应.为探索抖振响应随主跨跨度的演变规律,首先通过频谱分析得到各主要模态的共振响应和背景响应的贡献,然后分析了2类贡献的变化规律,最后拟合得到了主要模态的抖振位移均方根随跨度的变化公式.以一座实际桥梁为数值算例计算了其抖振响应,并将结果与本文拟合公式进行了对比,验证了拟合公式的实用性,可快速估算悬索桥在B类风场中的抖振响应.

一种求解局部非线性结构稳态响应的方法

为了降低求解局部非线性结构稳态响应的计算量,基于子结构和阻抗缩聚提出了一种用于求解局部非线性结构稳态响应的计算方法。将局部非线性结构分解为线性子结构和非线性子结构,利用谐波平衡构造各个子结构的阻抗方程,对线性子结构进行缩聚,将局部非线性动力学方程转化为求解一组非线性代数方程组问题,通过迭代求解非线性代数方程组,求解系统的稳态响应。

非线性麦克斯韦方程时域离散化的一种误差估计算法

以非线性变化的渦电流的麦克斯韦方程为例,提出了在满足齐次狄利克雷边界条件和给定初始值情况下,采用后向欧拉方法进行时域离散化的方法,对利普希茨连续情形的误差进行了计算,并在适当的函数空间得到了误差估计.数值仿真表明,误差估计结果依赖于B(H)的非线性特性,而且能快速收敛.

非线性器件的时域有限差分法分析

用时域有限差分法(FDTD)分析了两种非线性集总元件.提出了一种改进的非线性集总网络算法(INL2N),解决了肖特基二极管在FDTD法中轴向占多个网格情况的处理方法;同时给出了分析耿氏二极管的一组实用的FDTD迭代公式;这两种方法的计算结果与文献及SPICE结果吻合较好.

基于高阶谱方法的非线性聚焦波下船体运动的模拟

为了研究入射波浪的非线性对船舶运动的影响,提出了一种新的描述船体运动的非线性时域混杂方法。将高阶谱(HOS)方法引入船舶时域运动计算模型中,用来模拟非线性入射波浪场,在瞬时湿表面上实时积分,求得船舶遭遇波浪时的非线性入射波浪力和非线性回复力,在弱散射假定下建立非线性波浪中船舶的运动方程。当HOS中摄动阶数为1时,船体运动模拟结果与规则波下试验的RAO结果对比良好,验证了改进后的时域模型的可行性和有效性。当HOS中摄动阶数为3时,非线性波浪场演化结果与聚焦波的试验数据对比,验证了入射波模型的正确性。分析了非线性入射波浪间的相互作用,并以WigleyⅢ为对象,计算分析不同波幅的聚焦波下船体时域运动响应,进一步考察波浪的高阶非线性对船舶受力和运动的影响。研究表明,非线性波浪的相互作用对波浪的频率分布、聚焦结果以及入射波浪场的压强分布有显著的影响,对船体的入射波浪力以及垂荡运动的影响最为显著,非线性的影响随着聚焦波幅的增大而变大。

波流混合作用的完全非线性数值水槽模型

针对海洋环境的波流混合作用问题,本文利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势.为了避免由于网格运动变形而引起数值不稳定问题,在每一时间步内对网格进行重新划分,通过采用二次形状函数计算新网格的物理量和几何量.与原Boussinesq模型结果对比吻合很好,验证了本模型的准确性.进一步研究了水流作用下波面的变化及水流对波浪非线性的影响,逆流使波浪非线性进一步增强,而顺流使波浪非线性减弱.

含非线性应力管的电缆终端的电-热场分析

基于变分原理推导了非线性的时域有限元电场计算方程和稳态热场有限元方程,并分别利用商用软件IntegratedEngineering Software和有温度分布解析解的轴对称电缆结构验证了编制程序的正确性。然后,利用该方法分析了含线性、非线性以及复合结构的应力管时的电缆终端电场和热场分布。分析结果表明,线性、非线性以及复合结构的应力管在均匀电缆终端的场强分布时,适当的选择其结构和材料的参数都能很好的均匀终端的场强分布,但含非线性应力管的电缆终端的损耗和温升远小于含线性以及复合结构应力管的电缆终端。这为冷缩式电缆终端设计提供了一个指导方向。

含有非线性应力管的电缆终端电场的有限元分析

利用时域有限元方法分析了含不同应力控制管时的电缆终端电场分布。分析结果表明,采用由电容性和非线性电阻性材料复合绝缘结构的应力控制管时,电缆终端的电场分布最为均匀。进一步分析电缆终端中电容性和非线性电阻性材料知其分界面处含有气隙时的电场分布。

下辽河地区典型土层地震反应时域和频域方法对比

为了解决一维频域等效线性化方法在计算下辽河地区深覆盖场地地震反应时不够准确这一问题,本文采用一维时域非线性计算程序DEEPSOIL对该地区典型土层地震反应进行计算,并将结果进行对比分析。研究结果表明,在大震情况下,时域非线性方法有效地避免了等效线性化方法加速度峰值不合理和特征周期值偏高的现象。用时域非线性方法计算该类型场地大震情况,结果更加合理。

基于时域精细算法的EFG/FE-EFG方法求解热传导问题

将EFG/FE EFG方法和时域精细算法相结合 ,分别对线性及非线性瞬态传热问题进行了求解 ,得到了令人满意的结果 。

波流与不均匀海域上浮式弹性板相互作用的非线性数值模拟

波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板相互作用的时域完全非线性二维数值水槽;将Euler-Bernoulli-von Karman非线性梁模型加入到流固交界面的动力学边界条件中实现波流与浮板耦合作用,运用4阶Runge-Kutta法并联合混合欧拉-拉格朗日方案对瞬时自由水面和流固交界面进行更新;为获得浮板位移的空间各阶导数,使用一系列模态振型函数来近似当前时刻浮板的垂向位移,并利用Galerkin方法求解各阶模态主坐标。通过与无网格数值已知算法结果进行比较,验证了数值模型的可行性和准确性;进一步研究水流及不均匀海底的存在对浮板非线性水弹性响应产生的影响;最后探讨了不同流速对浮板高阶谐位移的影响规律。

世博轴阳光谷大型钢结构风致线性和非线性响应比较

以世博轴阳光谷结构为研究对象,基于刚性模型风洞试验获得的表面风压分布结果,研究了时域内考虑几何非线性和不考虑几何非线性两种条件下计算得到的位移响应分布及位移和轴力响应的差别。结果表明,结构非线性效应相对较强的长悬挑边在大位移下出现刚度软化,使其刚度减小,竖向位移增加,非线性方法获得的响应值大于线性方法,但是差别在可接受范围之内;两种条件下计算的响应功率谱曲线反映了类似的能量分布。

FPSO水动力特性的完全非线性数值模拟

[目的]为提高海洋结构物的安全性能,针对波浪与结构物相互作用的问题开展完全非线性数值模拟研究。[方法]基于三维完全非线性时域势流理论及高阶边界元法(HOBEM),建立波浪与结构物相互作用的开敞水域模型。采用速度势分离技术将整个问题分解为入射部分和散射部分,入射势由理论解给定。采用混合欧拉-拉格朗日(MEL)方法追踪瞬时自由水面的流体质点,并采用四阶龙格-库塔法对瞬时自由水面进行更新。引进虚拟函数计算波浪载荷,而非直接求解速度势的时间导数。在自由水面的外侧设置人工阻尼层,防止波浪从远场边界反射。自由水面网格仅在初始时刻生成一次,并采用弹簧近似法在不改变网格节点顺序的情况下对瞬时水面进行网格重构,以避免数值不稳定。[结果]在验证所提出数值模型有效性和精确性的基础上,针对某浮式生产储卸油轮(FPSO)模型的水动力特性进行数值模拟,发现考虑非线性影响时FPSO的运动响应在共振区段明显增大,证明了传统线性方法的预报结果趋于危险。[结论]研究成果既可为海洋浮式结构物的设计提供更可靠的预报工具,也可为其实际应用提供理论依据。

吸收媒质中非线性X波的计算仿真

通过数值方法求解KZK方程,对吸收媒质中X波的非线性声场进行计算和仿真。结果表明:在非线性、衍射和吸收三种效应的综合作用下,X波的非线性声场同样具有类似于线性声场的显著的有限衍射特性,可以在整个成像区域获得一致的高分辨率,从而同时实现较高帧率和较高分辨率的超声成像。

一种一般模型的时域辨识方法

本文利用维纳理论对非线性系统中一种重要而基本的模型结构－一般模型的离散形式进行了分析，并且给出了由维纳核辨别确定一般模型的方法及数值模拟标例。

规则迎浪中船舶参数横摇的三维时域预报方法研究（英文）

参数横摇是船舶因复原特性改变而引起的典型非线性现象。文章采用三维时域方法预报规则迎浪中船舶的参数横摇运动。该方法引入匹配面将流域分为内域和外域,内域中采用Rankine源来满足物面条件和线性自由面条件,而外域中应用时域格林函数来满足线性自由面条件和远场辐射条件。数值方法中,Froude-Krylov力和恢复力是通过对船舶瞬时湿表面积积分获得,同时考虑了横摇、垂荡和纵摇三自由度之间的耦合作用,以及非线性横摇阻尼的影响。数值结果与试验结果吻合很好,说明该方法可以有效地预报参数横摇。

非线性应力管电缆终端的电—热场分析

笔者基于变分原理,推导了非线性的时域有限元电场计算方程和稳态热场有限元方程,分别利用商用软件Integrated Engineering Software和有温度分布解析解的轴对称电缆结构验证了编制程序的正确性,并利用该方法分析了含线性、非线性以及复合结构的应力管时的电缆终端电场和热场分布。分析结果表明,线性、非线性以及复合结构的应力管,通过适当的选择其结构和材料的参数都能很好的均匀终端的场强分布,但含非线性应力管的电缆终端的损耗和温升远小于含线性以及复合结构应力管的电缆终端,这为冷缩式电缆终端设计提供了一个指导方向。

非线性光学 非线性光学概论

O437 2005010223 一维非均匀Kerr介质的传输矩阵算法=Transfer matrix algorithm of one-dimensional inhomogeneous Kerr medium [刊,中]/陈历学(哈尔滨工业大学应用物理系.黑龙江,哈尔滨(150001)),丁卫强….∥光子学报．-2004,33 (4)．-497-500 研究了一维非均匀Kerr介质的子层逆向递推传输矩阵算法,给出了数值实现方案。此方法可以方便而精确地模拟非均匀Kerr介质的传输行为。应用此算法模拟一维 Kerr缺陷光子晶体的光学双稳开关过程时,得出了和非线性时域有限差分方法相一致的结果。图2参6(于晓光)

基于软土场地实测记录的三种土层地震反应分析方法可靠性研究

软土场地地震反应计算分析方法是公认难题。以日本KiK-net强震观测台网中所有软土场地井下记录为样本,对传统等效线性化方法SHAKE2000、时域非线性方法DEEPSOIL和频率一致等效线性化方法SOILQUAKE三者在软土场地地震反应分析计算中的可靠性进行对比检验。检验工况包括KiK-net井下台网中地表峰值加速度不小于0.05 g的所有水平软土场地的总计309台次的加速度记录,涉及24个台站,土层厚度28 m～240 m,地表峰值加速度范围0.050 g～0.580 g。对比结果表明:烈度6度和7度偏下(地表PGA在0.12 g以下)的较弱地震动下,对三类、四类和巨厚场地,SOILQUAKE、SHAKE2000和DEEPSOIL三个方法计算结果相差不大,与实际记录较为接近,皆可采用;烈度7度中上以上(地表PGA在0.12 g以上)的较强地震动下,无论是三类、四类和巨厚场地,DEEPSOIL和SHAKE2000计算出的地表PGA和反应谱较实际记录偏小,且随地震动强度增加差距急剧增大,甚至小于井下输入,而SOILQUAKE计算出结果与实际记录基本相当,可体现出软土场地放大作用,也证明了频率一致等效线性化方法的有效性。