精细积分方法的评估与改进

详细分析了结构动力分析的精细积分方法的稳定性、计算精度,在此基础上提出了对现有精细积分方法的改进策略。算例证实了本文对精细积分方法改进的科学性与可行性。

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。

离散精细时程积分的自适应求积算法研究

基于Hamilton体系下的精细时程积分方法,通过对载荷项进行离散,应用中值法使载荷项在时间步长内为常值,从而将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,避免了矩阵的求逆运算;基于积分区间逐次半分的思想实现了任意时间步长的自适应求积。数值算例结果表明:在同等时间步长的非齐次系统中,精细时程积分的最大误差为中心差分法的2.8%,为Newmark法的2.2%,最大求解误差仅为0.029%。这充分说明了本文的离散精细时程积分的自适应求积算法具有很好的收敛性。

结构地震响应分析的高斯精细时程积分法

将结构的位移及速度响应作为状态变量,将高斯积分法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,避免了转换矩阵H的求逆问题,减少了转换矩阵H的计算工作量,而且避免了解方程组求解结构速度响应的工作量。整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量,理论上可达到任意精度。本文方法计算效率高,稳定性容易满足,数值算例结果显示了方法的有效性。

基于希尔伯特–黄变换的电力系统小干扰稳定分析方法

采用特征值求解分析系统小干扰稳定时存在不足:全部特征值的求解在大规模电力系统中会出现"维数灾";分析大规模系统的部分特征值求解方法可能遗漏某些重要的模态。为此,提出一种基于时域特性曲线分析的电力系统小干扰稳定分析方法。该方法基于矩阵指数函数的计算,获得表征系统小干扰稳定性的时频特性曲线,通过希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)方法分析该时频特性曲线获取系统的模态参数,进行小干扰稳定分析。最后,通过WSCC 3机9节点系统算例验证了该方法的有效性。