利用Fernald迭代后向积分法反演低空探测机载激光雷达消光系数

进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演存在着标定点选取和标定值确定两大困难。Fernald迭代后向积分法能够在不利用其它辅助设备的情况下,找到进行低空探测机载激光雷达消光系数反演所需的标定点和标定值。利用Fernald迭代后向积分法和Pal met al.(2002)方法分别对青岛机载激光雷达实验数据进行处理,得到的两条消光系数廓线基本吻合。定量分析显示:利用Fernald迭代后向积分法进行机载激光雷达消光系数反演时,激光雷达比对消光系数反演结果影响很大;标定点的消光系数值及迭代判据的取值对机载激光雷达消光系数反演的结果影响较小。Fernald迭代后向积分法为不用其它辅助设备进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演提供了一种可行的范例。

碰撞振动系统的牛顿迭代积分法与全局动力学

针对碰撞振动系统的不连续的结构特点,利用牛顿迭代建立有效的数值积分策略,并将该数值积分策略运用于胞映射算法中。通过典型Duffing碰撞振动系统的应用实例,验证了该方法的有效性,进一步讨论了系统的全局共存吸引子和全局激变。研究表明,牛顿迭代积分法适用于碰撞振动系统,该算法可以快速地定位碰撞时刻,提高计算速度。随着参数的变化,碰撞振动系统存在丰富的激变现象,包括周期解直接到混沌、多周期解的激变、多混沌解的激变等。

病态代数方程求解的一种改进精细积分法

通过在病态代数方程精细积分法的基础上增加一个迭代改善算法,建立了病态代数方程求解的改进精细积分法.该方法进一步提高了病态代数方程精细积分法的精度和效率,具有良好的应用前景.算例证明了该方法在病态代数方程求解中的有效性.

求解非线性动力方程的一种齐次扩容精细积分法

提出了求解非线性动力方程的一种齐次扩容精细积分法.首先利用泰勒公式将动力方程的非线性部分在tk时刻展开至二阶或更高阶级数,然后将1,(t-tk)和(t-tk)2/2等扩充到状态方程中,建立了便于用精细积分法计算的齐次方程形式.该方法能有效避免系统矩阵的求逆问题,且在保证具有较高计算精度的前提下,能使积分步长有效拓宽,提高了计算效率.为适应实际计算,还提出了一种通过迭代修正间接计算导数的方法.计算结果表明所提出的方法具有较好的计算精度和可靠性,是一种求解非线性动力方程的有效方法.

精细积分法在非线性动力学问题中的应用

针对非齐次结构动力方程Duhamel形式的特解,建立了一种高效的特解精细积分法,对于非齐次项为幂函数和指数函数的情况,该方法能给出计算机上最高精度的解答。上述特解精细积分过程能与通解精细积分过程有机地结合起来,并形成一种高效的广义精细积分法。在此基础上,建立了非线性动力学方程的一种迭代算法。该方法具有很高的精度和效率以及较大的适用范围。算例结果证明了该方法的有效性。

基于精细积分法的耦合传输线瞬态分析

在耦合传输线的瞬态分析中提出了一种基于精细积分法的龙格 库塔迭代法。这是一种时域内的数值解法,该方法在对电报方程进行空间离散而获得对时间的一阶微分方程之后,没有采用精细计算法,而是采用了龙格 库塔迭代法。避免了大量的矩阵运算,提高了传输线瞬态响应分析的效率。

基于变限积分法数值求解二维逆热传导问题

研究了一个二维逆热传导问题,即由最终时刻T>0的温度确定初始温度。对于这个问题,基于正则化技术和SOR迭代法构造了一种反演方案。在每个迭代步骤中,用所提出的变限积分法求解正问题。数值实验表明该方法是有效的。

病态代数方程的精细积分解法

基于精细积分思想,提出了一种有效的病态代数方程组求解方法。类似于稳态热传导方程可视为瞬态热传导方程的极限形式,将具有正定对称实系数矩阵的病态代数方程组归结为一个常微分方程组初值问题的极限形式,并在此基础上建立了病态代数方程组的精细积分解法。该方法不仅精度高,而且能以指数速度收敛,具有较高的效率。本文还讨论了病态代数方程组的系数矩阵非正定时的处理方法。算例证明了本文方法的有效性。

基于PIM法车桥耦合模型Duhamel项迭代格式选择

考虑荷载在积分步长内的协调分解和不变常量,结合模态综合叠加技术,建立移动弹簧质量车桥耦合振动模型,引入精细积分算法(precise intergration method,简称PIM),并采用科茨及高斯积分格式展开精细积分中Duhamel非齐次项进行求解。以移动弹簧质量车模型作用于简支梁桥为例,分析积分步内荷载等效方法及Duhamel非齐次项展开方式对车桥耦合振动响应的影响。研究结果表明:荷载协调分解并结合科茨积分格式计算结果与解析解更接近,Newmark-β法积分步长内荷载分解形式对计算结果影响较小;荷载协调分解的高斯积分格式计算结果呈发散趋势,待定系数法计算结果与实际偏离较大;Newmark-β法能满足工程需要,但在保证相同计算精度时,需采用较小积分步长、同时耗费较多计算时间;与其他几种数值方法相比,积分步长内荷载协调分解并将科茨积分格式引入精细积分的算法(PIM-Cotes-Harmonize,简称PIM-C-H法),具有快速收敛且计算快的优势。

病态代数系统求解的精细迭代方法

提出了病态代数系统求解的精细迭代方法.首先利用一个小参数对病态矩阵加以改良,将原病态系统的求解问题转化为该改良系统的求解问题.然后利用精细积分法给出了改良矩阵求逆的高精度方法.该方法具有高精度、高效率的优点,且对改良参数的适应性较好,具有良好的应用前景.理论和数值分析证明了该方法的有效性.

求解病态线性方程的一种精细格式及迭代终止准则

研究了求解病态线性方程组的一种简化精细迭代格式和相应的迭代终止准则。首先将线性病态方程组系数矩阵的逆,归结为一矩阵指数的无穷积分形式;然后选择一个固定步长t,建立前述矩阵指数积分在区间[0,2τ]与[0,τ]上的递推关系,并通过区间倍增的方式逼近无穷积分。算法以2~n指数收敛,经过数十次迭代即可获得高精度解,因此具有极高的效率。在迭代过程中解的精度随着积分区间的增加而迅速提高,但当积分区间达到一定程度后,矩阵自乘过程中的误差积累以及矩阵的病态性,反而会导致精度随着区间的增加迅速下降。故一个可行的迭代终止准则,才使得算法具有实际意义。本文以迭代残差为指标,如果该指标连续n次出现增加,则计算停止。n与问题的病态程度及矩阵规模有关,一般情况下n取2即可,最大不超过10。在算例中,n取为5进行计算,都能使得迭代在解较为精确的次数时停止,证明了准则是有效的。

多点激励下隔震桥梁非线性随机振动的时域显式迭代模拟法

由于地震动的随机性与空间变异性、隔震支座的非线性特征及其安装数目少的特点,隔震桥梁地震响应分析是一典型的多输入局部非线性随机振动问题。采用Bouc-Wen模型描述隔震支座的非线性恢复力,建立多点地震激励下隔震桥梁结构的运动方程,并将得到的非线性运动方程改写为关于状态变量的拟线性方程,基于精细时程积分法和龙格-库塔法构造拟线性方程及隔震支座滞回位移方程的时域显式降维迭代求解格式。再以此高效算法为基础,应用随机模拟法计算多点激励下隔震桥梁随机地震响应的统计量。数值算例表明,所建立的方法计算速度快、精度高,可用于实际桥梁结构的抗震性能验算。

复合材料多层扁壳强迫振动的迭代解法

为了求解复合材料多层扁壳在初始薄膜力时的强迫振动,在直接积分法中加入了迭代步骤,推导出了相应的公式和计算步骤.将列举的算例与ADINA计算结果进行了对比,证明了这种方法的合理性,且计算工作量和计算时间较少.

双网格前后向迭代与谱积分法计算分形粗糙面的双站散射与透射

对于高介电常量分形粗糙面的双站散射与透射的数值计算 ,须用密网格来剖分粗糙面 ,这样就产生了计算内存大和计算时间长的问题 .双网格法通常可以用来减少计算机计算所需内存和计算时间 .为计算任意角度 (包括低掠角 )TE和TM波入射下的高介电常量分形粗糙面在各种物理条件下的双站散射与透射 ,将双网格法和前后向迭代与谱积分加速法相结合 ,发展了新的数值计算方法 ,并验证了散射与透射的能量守恒 ,讨论了双站散射与透射角度性变化的特征 .

考虑边缘效应的扭转微镜的动力响应分析

目前对扭转微镜力学特性方面的研究主要围绕静态特性展开,对于其动态特性的分析,已经给出了非耦合与耦合两种模型,但模型中的静电驱动力与驱动扭矩都是建立在无穷大板电容的基础上。而实际应用中的扭转微镜是有限尺度的,即在边缘处电力线会发生泄漏和弯曲,从而产生边缘效应。引入有限板电容的静电力修正公式,计及边缘效应对扭转微镜动态响应的影响。由于在计及边缘效应后,系统方程的驱动力项比较复杂,不能导出其解析表达式,故采用了数值积分方法进行相关处理,并采用迭代修正齐次扩容精细积分法求解非线性动力方程,得到了稳定、精确的数值解。计算结果显示,动态响应幅值在计及边缘效应后比未计及时要大,且扭转微镜的尺寸参数对边缘效应的影响有很大的关联性。

一种分析微悬臂梁大挠度变形的新算法

考虑静电力边缘效应的影响,建立了微悬臂梁大挠度变形的静态变形分析模型,通过梁弯曲理论将控制方程化为一阶非线性微分方程组,结合非线性方程组求根、迭代修正齐次扩容精细积分法和增量迭代法,提出了一种分析微悬臂梁大挠度变形的半解析、半数值算法。数值算例表明:该方法具有较高的精度和稳定性,是分析微悬臂梁变形的一种有效方法;通过对微梁静态特性的分析表明:考虑边缘效应后微梁的吸合电压减小,考虑大挠度变形的影响后微梁的吸合电压增加。

一种分析静电驱动微悬臂梁变形的高精度算法

考虑静电力边缘效应的影响,建立了微悬臂梁的静态变形分析模型,通过梁弯曲理论将控制方程化为一阶非线性微分方程组,结合打靶法和迭代修正齐次扩容精细积分法提出了一种分析微悬臂梁变形的半解析、半数值算法,同时,采用增量迭代保证了求解的收敛性。数值算例表明,本文所提出的方法具有较高的精度和稳定性,是分析微悬臂梁变形的一种有效方法。

变截面微梁的变形分析

考虑静电力边缘效率的影响,导出了静电力微梁的耦合控制方程,并借助打靶法和迭代修正齐次扩容精细积分法提出了一种分析两端固支变截面微梁变形的半解析方法。与文献值的比较表明,本文方法具有较高的精度,并采用该方法分析了边缘效应和截面的几何尺寸对微梁变形的影响。

求解梁大变形问题的一种精细分析方法

在梁发生大变形后的平衡位置取一微段进行分析,从变形前后的几何关系与变形后的平衡方程出发建立计算模型,推导出求解梁大变形问题的一阶控制微分方程组,为处理梁大挠度变形问题提供了一种新的半数值半解析算法.为保证求解的精确与稳定,文中采用精细积分法与增量优化迭代的方法求解该一阶控制微分方程组.数值算例结果表明,本文的计算模型与求解方法精度高,稳定性好.

多点激励下减震桥梁结构抗震可靠度分析的哈密顿蒙特卡洛子集模拟法

减震桥梁结构在地震激励下的可靠度分析为一典型的局部非线性动力可靠度问题。随机模拟法对于求解非线性动力可靠度问题具有普遍适用性,但对于实际工程问题,其应用存在计算工作量巨大的问题。随机模拟法计算时间主要取决于所需样本数目及单次样本计算效率。为提高减震桥梁结构抗震可靠度计算效率,基于精细时程积分法、Newton迭代法建立了多点激励下减震桥梁的运动方程及相应的时域显式降维迭代解格式,提高了单次样本的计算效率;引入基于哈密顿蒙特卡洛算法的子集模拟法,减少了所需样本个数。数值算例表明:与传统随机模拟法相比,所建立的方法可有效地提高减震桥梁结构非线性动力可靠度计算效率。