显式Newmark法求解波动问题精度的探讨

本文对一维平面弹性波动问题,研究了预估-校正形式的显式Newmark积分格式求解精度。对工程中常见的平台型和升压平台型荷载作用下的波动问题,采用预估-校正形式的显式New-mark积分格式产生的数值阻尼技巧是提高有限元求解波动问题精度的一个有效方法。

基于Newmark法两端支座松动拉杆转子动力学分析

建立了具有两端轴承基座松动故障的拉杆转子模型(松动轴承基座质量称为松动质量块,松动轴承基座与地面连接的刚度称为松动刚度),并推导了其运动微分方程。基于分离变量法和Sturm-Liouville理论得到了有限长滑动轴承油膜力近似解析解,运用Newmark法分析了该转子系统的非线性动力学行为。首先,将无故障转子、一侧轴承基座松动和两侧轴承基座松动转子系统动力学进行比较,结果显示存在松动故障的转子具有更加复杂的动力学行为,而且存在松动故障的转子振幅比无故障转子的振幅大。其次,对两端轴承基座松动情况进行了分析,结果表明转子系统存在着周期、周期三、周期五、周期六、周期七、准周期和混沌等运动形式。同时发现,随着转子转速升高,松动质量块的振动幅度也随之增大。当两端松动质量和松动刚度不同时,松动质量较大或者松动刚度较小的一侧,转子的振幅和松动质量块的振幅较大,随着两侧松动质量和松动刚度差值的增加,两侧转子的振幅和松动质量块的振幅的差值也随之增加。

用Newmark法求解旋转细长梁的影响因素分析

采用Newmark法求解旋转细长梁问题 ,分析了时间步长、积分常数和直径与杆长比 3个因素的影响 .算例表明 :计算时间步长选择 2～ 10 (°)较为合理 ,能够在保证计算精度的同时 ,提高计算效率 ;积分常数选取值愈大 ,转矩振幅衰减愈快 ,当积分常数取 3 .5 0时 ,旋转杆件能够在 2个周期内趋于稳定 ;直径与杆长之比大于 1∶10 4 时 ,杆件的上、下两端角位移出现明显差异 ,表现出细长杆的旋转特性 .这 3个因素的影响规律与理论分析结论相一致 ,为工程应用提供了计算依据 .

隐式Newmark法分析波动问题精度的探讨

本文研究了用平均加速度的Newmark积分格式求解一维平面弹性波动问题的精度。由于平均加速度的Newmark积分格式没有振幅衰减、不产生数值阻尼,因此采用此法分析波动问题会产生较强的“高频振荡”,尤其是加速度的计算值误差甚大。本文对防护工程中常见的平台型荷载和升压三角形荷载作用下的波动问题,应用有限元分析的实例表明:采用有数值阻尼的Newmark积分格式是改进有限元求解波动问题的一个有效方法,可以大大地提高应力和加速度求解精度。文中推荐的有数值阻尼Newmark积分格式的积分参数(δ=0.9,β=0.49)可供工程中土与结构动力分析时参考使用。

基于Newmark法的RV减速器传动精度计算

以RV—80E减速器为研究对象,采用质量弹簧"等价模型"方法建立动力学模型,并使用Newmark法通过matlab编程对其进行求解.计算结果表明,稳定运行中的传动误差最大值为42. 52″,符合机器人用RV传动转角误差在1'以内的要求,为下一步分析单向误差对传动精度的影响及确定零件加工误差打下基础.对RV传动动态特性的理论与实验研究具有一定的理论意义和实用价值.

Newmark法弓网仿真参数选择研究

研究目的:弓网仿真可通过拉格朗日第二方程建立耦合动力学方程组,该方程组属于时变参数系统,需利用直接积分或间接积分法进行求解。间接积分法中的Newmark法在选择适当参数时,属于无条件稳定,因此弓网仿真中采用较多。仿真过程除Newmark法本身的参数外,弓网仿真效果主要还取决于仿真时间间隔和仿真模型的阶数选择,因此必须对该参数的选择进行研究。研究结论:本文通过构建简单链形悬挂弓网系统动力学模型,研究了利用Newmark法求解过程中,不同车速下积分参数的选择问题。结果表明,模型阶数较低时系统需要振动稳定过程,模型阶数应选择150阶以上;为保证仿真精度,仿真间隔为临界仿真间隔的一半时仿真效果较为满意。

基于Newmark法的三角形板单元局部效应修正

在一般有限元法的基础上推导了三角形板单元局部效应修正公式，利用Newmark逐步积分法在不同荷载激励下对结构进行动力响应分析。计算结果表明，考虑局部效应可以使动内力计算结果更为准确。在进行大型复杂结构的动力响应分析时，通过考虑局部效应，可在计算模型大大简化的同时，获得较为精确的计算结果。

某水电站Ⅱ号变形体地震动力稳定性Newmark法研究

Ⅱ号变形体位于某水电站左坝肩下游,其稳定性主要影响左岸坝肩及泄洪消能区安全。用Newmark法对Ⅱ号变形体地震时稳定性进行了分析,得出了其地震时的时程安全系数及位移值。将其结果与常规拟静力法计算及三维有限元计算结果进行了对比分析,探讨了Newmark法在边坡地震动力稳定性分析中的可行性和可靠性,得出了Ⅱ号变形体地震工况下基本满足设计标准。

大跨结构屋盖风致响应状态Newmark法

本文运用状态空间Newmark法,推导了大跨屋盖结构在时域内的随机风致响应和风振系数的计算方法。通过对一大跨平面空间网架结构的建模分析,计算得到了屋盖的随机风致动力响应时程,研究了屋盖的荷载风振系数和位移风振系数,分析比较了表面两种风振系数的分布特性和变化规律,研究结果可以作为大跨度网架屋盖风荷载设计的一种参考。

基于Newmark法敏度计算的刚架结构动力优化

提出一种有效的求解结构最小质量设计,同时满足动位移和动应力约束的二阶优化设计方法。在有限元法和纽马克法基础上导出一种高效的动应力、动位移对设计变量一阶导数和二阶导数的算法。建立含时间参数,以结构质量最小化为目标,同时满足动位移、动应力和设计变量约束的优化数学模型,通过积分型内点罚函数将含时间参数的不等式约束优化问题转变为一系列不含时间参数的无约束优化问题。利用动位移、动应力对设计变量一阶导数和二阶导数的信息计算内点罚函数的梯度和海森矩阵,利用梯度和海森矩阵构造求解优化设计问题高效有效的二阶优化算法。算例结果表明该文的优化设计方法能获得刚架结构的局部最优设计,优化的效率高于增广拉格朗日乘子法。

Prohl传递矩阵—Newmark差分公式积分法

本文提出了借Newmark法建立传递矩阵,然后用Prohl法求非线性转子-支承系统的瞬态响应及分析稳定性的方法.这方法综合了Prohl法和Newmark法的优点.此外为克服Prohl法的缺点-数值不稳定,传递向量采用了■,而不是传统的■.文中实例计算了装有挤压油膜阻尼器的单转子和双转子-支承系统的瞬态响应,其结果与Runge-Kutta法的结果相吻合.

动力学方程 Newmark 方法的 Neumann 级数解及其收敛性

讨论了动力学方程的Ｎｅｗｍａｒｋ－Ｎｅｕｍａｎｎ级数解及其收敛性，给出了级数解的收敛性条件，以及近似解和误差的估计式。

滑动轴承-转子系统Riccati-Newmark加速度传递矩阵法

为克服传递矩阵法数值不稳定及非线性瞬态响应分析中滑动轴承矩阵建立困难问题,提出Riccati-Newmark加速度传递矩阵法。借助Newmark加速度法建立传递矩阵,采用Taylor级数预估滑动轴承轴心下一时刻位移、速度建立滑动轴承矩阵;据边界条件用Riccati传递矩阵法求滑动轴承-转子系统非线性瞬态响应,提高数值稳定性。以单圆盘转子系统为例,与传统轴颈下一时刻位移、速度近似线性扰动处理的瞬态响应对比分析,验证此方法的有效性;讨论不同转速下线性、非线性油膜力的瞬态轨迹。

基于Newmark滑块位移法的堆积体边坡稳定性分析

针对堆积体边坡稳定问题,基于摩擦滑移结构的抗震机理,在动力时程响应分析时考虑土体抗剪强度在地震过程中的波动效应,在动强度的基础上将拟静力极限平衡分析与地震动力反应相结合,进而利用Newmark滑块位移法得到位移增量和累计滑动位移。计算结果表明,塑性滑动在滑动方向上的累计滑移量更符合实际工程。并根据地震Newmark位移与临界加速度两者之间存在较好的相关性,判别地震滑坡的危险度。

锚固岩质边坡震后位移实时动态Newmark滑块位移法

Newmark滑块位移法在计算锚固岩质边坡震后位移时,一般假设边坡屈服加速度系数为定值,没有考虑在地震时程中因滑块下滑引起的锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响。基于拟静力模型,针对典型锚固岩质边坡,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导出锚固岩质边坡在地震作用下锚索实时轴力、边坡实时屈服加速度系数和震后位移计算公式,提出了锚固岩质边坡震后位移计算的实时动态Newmark滑块位移法。结合算例分析表明:随着滑块位移的增加,锚索实时轴力和边坡实时屈服加速度系数会相应增大;实时动态Newmark滑块位移法较传统Newmark滑块位移法计算的震后位移要偏小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小。实时动态Newmark滑块位移法弥补了传统Newmark滑块位移法未考虑锚索轴力实时动态变化影响的不足,可为地震作用下锚固岩质边坡稳定性分析提供参考。

基于Newmark滑块位移法的岸坡地震稳定性简易分析方法

国外码头抗震设计规范普遍采用地震永久变形分析岸坡稳定性,而地震永久变形一般是由基于Newmark滑块位移法确立的经验公式或图表计算得到的,但我国水运工程抗震设计规范并无类似方法。为此采用Newmark滑块位移法对3 600条拟合于我国水运工程抗震设计规范反应谱的人工地震波进行分析,确定了滑块位移的统计特征和分布。由此提出了一种简易分析方法,并通过一个实际码头岸坡案例说明了方法的实施过程。研究结果表明:1)基于Newmark滑块位移法确定的永久变形均值是岸坡屈服加速度的函数,其变异系数是屈服加速度和峰值地面加速度比值的函数,且永久变形服从对数正态分布;2)可将表达式计算得到的永久变形均值同规定的限值进行直接对比来分析岸坡稳定性,也可通过计算一定保证率下的变形来分析。

单集中阻尼张紧弦动力时程分析方法对比研究

集中阻尼张紧弦动力时程分析方法对比研究,采用精细时程积分法与纽马克(Newmark)法两种方法进行算例分析,主要探讨精细时程积分法与纽马克法对积分步长的敏感度。研究发现,精细时程积分法和纽马克法,可以无条件稳定,当积分步长逐渐增大时,精细时程积分法依旧可以精确计算,得到准确结果,纽马克法计算精度受限,导致出现误差,故在进行单集中阻尼张紧弦的动力时程分析时,精细时程积分法优于纽马克法。

高震区斜坡式护岸的岸坡稳定性分析

对位于菲律宾高震区的某斜坡式护岸结构的岸坡进行稳定性评估,分析国际上主流抗震设计规范,结合该工程的具体设计条件,提出合适的地震岸坡稳定分析方法、稳定标准和分析流程,并采用Newmark法和非线性动力分析对该护岸的震后残余位移进行计算。结果表明:高震区的岸坡稳定分析宜以控制位移为目标,水准1、2地震下的残余位移宜分别不超过5、30 cm;当采用Newmark法计算时宜取其上限位移,而通过非线性动力分析可获得岸坡残余位移和最大剪应变等的分布,从而对地震下的岸坡稳定做更为全面的设计和评估。

基于非线性分析方法的摆线针轮系统传动精度研究

以摆线针轮传动系统为研究对象,通过分析各零件受力状况,依据达郎贝尔原理建立该系统传动精度的非线性动力学数学模型,并用Newmark法对其进行求解。通过对摆线针轮传动系统动力学行为进行数值仿真,表明仿真结果与实测结果吻合较好。该方法适用于高精度摆线针轮系统的传动精度研究,为设计、制造高精度摆线针轮传动系统提供了相应的理论依据,同时也有助于其他类似齿轮系统的传动精度研究。

岩质边坡震后位移Newmark滑块位移法研究进展

针对地震作用下常用于岩质边坡稳定性评价的Newmark滑块位移法,分析总结近年来国内外学者对Newmark滑块位移法的改进及其应用,指出了目前Newmark滑块位移法用于计算岩质边坡震后位移存在的不足,进一步阐述今后的研究方向。