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自适应步长增维精细积分法的电磁暂态仿真
1
作者
叶婧
谢继豪
+2 位作者
王永
吕金伟
张磊
《电力系统及其自动化学报》
北大核心
2025年第3期149-158,共10页
针对电磁暂态仿真类程序中易有数值振荡的产生及采用定步长仿真难以兼顾精度和效率的问题,提出一种自适应步长增维精细积分仿真算法。首先,为避免矩阵求逆引入扩展向量进行增维,并对增维矩阵进行分块计算以降低计算规模;其次,根据估计...
针对电磁暂态仿真类程序中易有数值振荡的产生及采用定步长仿真难以兼顾精度和效率的问题,提出一种自适应步长增维精细积分仿真算法。首先,为避免矩阵求逆引入扩展向量进行增维,并对增维矩阵进行分块计算以降低计算规模;其次,根据估计误差确立自适应步长变化的依据,并通过预设步长进一步提高计算效率;最后,建立电磁暂态数值计算流程,对电力系统中线性与非线性元件进行建模,并通过典型的算例验证了所提算法的有效性与优势。
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关键词
电磁暂态仿真
数值振荡
增维精细积分法
自适应步长
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职称材料
非线性动力方程的增维精细积分法
被引量：
65
2
作者
张素英
邓子辰
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2003年第4期423-426,共4页
对线性定常结构的动力系统提出的精细积分法 ,能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却涉及到矩阵求逆的困难 ,而且通常与时间有关的非齐次项不能进入精细积分的细化过程。采用增维的方法 ,将非齐次动力方程化为齐...
对线性定常结构的动力系统提出的精细积分法 ,能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却涉及到矩阵求逆的困难 ,而且通常与时间有关的非齐次项不能进入精细积分的细化过程。采用增维的方法 ,将非齐次动力方程化为齐次方程 ,在实施精细积分的过程中不必进行矩阵求逆。这种处理方法对于程序实现和提高数值计算的稳定性十分有利 ,而且在大型问题中可明显提高计算效率 ,数值算例显示本文方法是有效的。
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关键词
非线性动力方程
增维精细积分法
动力系统
非齐次动力方程
数值计算
线性定常结构
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职称材料
复阻尼结构动力方程的增维精细积分法
被引量：
10
3
作者
吴泽玉
王东炜
李玉河
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2017年第2期107-110,共4页
为了避开求解复阻尼结构强迫激励动力学方程的积分运算,引入增维精细积分方法。根据复阻尼系统复化对偶原则,将动力学方程和激励波对偶复化为实部和虚部的形式,推导出增维矩阵的精细积分求解过程。结果表明,由于不用求解迭代矩阵H的逆矩...
为了避开求解复阻尼结构强迫激励动力学方程的积分运算,引入增维精细积分方法。根据复阻尼系统复化对偶原则,将动力学方程和激励波对偶复化为实部和虚部的形式,推导出增维矩阵的精细积分求解过程。结果表明,由于不用求解迭代矩阵H的逆矩阵,避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性。在计算矩阵仅增加一维的情况下,化积分运算为代数运算,扩大了精细积分法的应用范围。通过对比增维精细积分法和频域法计算结果,二者结果保持较高的一致性。
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关键词
复阻尼
动力时程分析
复化对偶
材料损耗因子
增维精细积分法
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职称材料
基于增维精细积分法非线性能量陷减振系统分析
被引量：
2
4
作者
刘涛
张勇
+2 位作者
陈沛芝
盛光英
姜昱祥
《噪声与振动控制》
CSCD
2018年第5期215-219,共5页
通过线性减振弹簧构建具有非线性能量陷的Duffing振子,提出一种切实可行的非线性能量陷减振系统构建方法,利用增维精细积分法求解非线性能量陷减振系统,得到较高精度解。确定给定条件下,2自由度非线性能量陷减振系统和3自由度非线性能...
通过线性减振弹簧构建具有非线性能量陷的Duffing振子,提出一种切实可行的非线性能量陷减振系统构建方法,利用增维精细积分法求解非线性能量陷减振系统,得到较高精度解。确定给定条件下,2自由度非线性能量陷减振系统和3自由度非线性能量陷减振系统的减振角频率范围,对非线性能量陷减振系统施加外部连续随机激励仿真,进一步确定所构建的非线性能量陷Duffing振子的可行性,为非线性能量陷减振方面的研究提供研究方向和理论基础。
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关键词
振动与波
DUFFING振子
非线性能量陷
增维精细积分法
随机激励
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职称材料
增维精细积分法的适用范围研究
被引量：
3
5
作者
王海波
何崇检
贾耀威
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期618-623,共6页
对线性定常结构动力系统提出的增维精细积分法,能够将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,不用对状态矩阵求逆就能方便高效地求解出结构的动力响应。本文在仔细分析增维精细积分法性质的基础上,提出了其适用条件,进一步拓宽了其应用范围...
对线性定常结构动力系统提出的增维精细积分法,能够将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,不用对状态矩阵求逆就能方便高效地求解出结构的动力响应。本文在仔细分析增维精细积分法性质的基础上,提出了其适用条件,进一步拓宽了其应用范围,并给出了将荷载项展开成傅里叶级数时,相应增维精细积分法的表达式。同时,在一个时间步长内,通过对非齐次项作线性化假设,成功地将增维精细积分法应用到了非线性动力分析领域。本文方法计算格式统一,易于编程,具有很高的计算效率。数值算例证明了本文方法的有效性。
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关键词
增维精细积分法
傅里叶级数
叠加原理
线性化假设
递推算法
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职称材料
结构动力方程的一种自适应步长增维精细积分法
被引量：
2
6
作者
黄宇熙
崔颖
杨国刚
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第14期198-203,236,共7页
增维精细积分法是一种求解结构动力方程的高精度逐步积分算法,其步长的选取会对计算精度产生极大的影响,在实际应用中存在难以确定合适步长的问题。为满足实际工程中对计算精度和效率的要求,提出了一种计算误差的估计方法,并以估计误差...
增维精细积分法是一种求解结构动力方程的高精度逐步积分算法,其步长的选取会对计算精度产生极大的影响,在实际应用中存在难以确定合适步长的问题。为满足实际工程中对计算精度和效率的要求,提出了一种计算误差的估计方法,并以估计误差和迭代收敛速度为基准,建立了一种自适应步长增维精细积分法。针对三种结构动力方程的算例结果表明,在计算各类线性及非线性振动问题时,该方法均可以在保证计算精度的前提下快速有效地控制算法的计算步长,并且仅需较少的额外计算消耗,显著提高了增维精细积分法的计算效率,使该方法在求解结构动力方程时更具计算优势和实用价值。
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关键词
增维精细积分法
步长自适应
结构动力方程
误差估计
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职称材料
结构动力方程的增维分块精细积分法
被引量：
11
7
作者
张继锋
邓子辰
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2008年第12期88-90,106,共4页
在增维精细积分法的基础上,对矩阵进行分块计算。考虑非齐次项的特点,减小了矩阵的维数,实现简化计算,提高了计算效率,同时算法仍然具有增维精细积分法的原有优点。数值算例表明本方法在保持精度的同时提高了计算效率,在处理大型问题时...
在增维精细积分法的基础上,对矩阵进行分块计算。考虑非齐次项的特点,减小了矩阵的维数,实现简化计算,提高了计算效率,同时算法仍然具有增维精细积分法的原有优点。数值算例表明本方法在保持精度的同时提高了计算效率,在处理大型问题时将有着很大的优势。
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关键词
精细
积分
增
维
分块
精细
积分法
简化计算
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职称材料
履带急救车非线性减振系统动态性能优化
被引量：
3
8
作者
杨猛
徐新喜
+2 位作者
段德光
苏卫华
苏琛
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2015年第5期168-173,共6页
针对履带急救车非线性减振系统在随机激励下的动态性能优化问题,首先提出了一种基于改进的分块增维精细积分法和NSGA-Ⅱ算法的多目标参数辨识方法,对履带急救车非线性减振系统进行了参数辨识;然后,应用Sobol’法分析了减振系统各物理参...
针对履带急救车非线性减振系统在随机激励下的动态性能优化问题,首先提出了一种基于改进的分块增维精细积分法和NSGA-Ⅱ算法的多目标参数辨识方法,对履带急救车非线性减振系统进行了参数辨识;然后,应用Sobol’法分析了减振系统各物理参数对系统输出的全局灵敏度;最后,应用遗传算法对减振系统进行了动态性能优化。结果表明:经过优化,担架台垂向振动加权加速度均方根值由原来的0.521 0 m/s2下降为0.418 3 m/s2,降幅达19.7%,减振系统动态性能得到了明显改善。
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关键词
参数辨识
改进的分块
增维精细积分法
NSGA-Ⅱ算法
Sobol’法
动态性能优化
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职称材料
遗传算法优化的非线性悬架系统仿真研究
9
作者
刘涛
张勇
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2023年第5期709-714,共6页
以四分之一汽车模型为研究对象,通过线性减振弹簧构建非线性Duffing振子,提出一种切实可行的非线性悬架系统构建方法。利用增维精细积分法求解非线性悬架系统动力学模型;以车身总加权加速度均方根值最小为优化目标,汽车偏频取值为约束条...
以四分之一汽车模型为研究对象,通过线性减振弹簧构建非线性Duffing振子,提出一种切实可行的非线性悬架系统构建方法。利用增维精细积分法求解非线性悬架系统动力学模型;以车身总加权加速度均方根值最小为优化目标,汽车偏频取值为约束条件,建立非线性悬架系统的优化模型,引入遗传算法,确定非线性悬架最优的弹簧刚度和阻尼系数;进行SIMULINK仿真,对比非线性悬架系统相与传统线性悬架系统的减振效果,进一步证明了所构建的非线性悬架系统的可行性和优越性,为非线性悬架方面的研究提供了一种新方法。
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关键词
DUFFING振子
非线性悬架
增维精细积分法
遗传算法优化
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职称材料
基础隔震结构地震响应时程分析新方法
被引量：
3
10
作者
韩爱红
张新中
+2 位作者
邓子辰
张亚锋
宋早雪
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2007年第7期145-148,共4页
针对隔震层恢复力模型为折线型的层间剪切动力方程,研究了基础隔震结构在地震作用下的弹塑性时程反应。通过多种方法比较,说明了各种方法的优缺点。采用把结构特性和外部激励分开进行精细积分的增维分块精细积分法,避免了每一步迭代过...
针对隔震层恢复力模型为折线型的层间剪切动力方程,研究了基础隔震结构在地震作用下的弹塑性时程反应。通过多种方法比较,说明了各种方法的优缺点。采用把结构特性和外部激励分开进行精细积分的增维分块精细积分法,避免了每一步迭代过程中的指数矩阵精细积分求解,在保持计算精度的同时,提高了计算效率;考虑地震作用特点后,增维分块精细积分法的计算效率有所提高。因此,增维分块积分法在计算基础隔震结构地震响应上是非常有效的。
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关键词
基础隔震
层间剪切模型
增
维
分块
精细
积分法
恢复力模型
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职称材料
题名
自适应步长增维精细积分法的电磁暂态仿真
1
作者
叶婧
谢继豪
王永
吕金伟
张磊
机构
三峡大学电气与新能源学院
国网上海市电力公司特高压换流站分公司
出处
《电力系统及其自动化学报》
北大核心
2025年第3期149-158,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52007103)
国网上海市电力公司科技项目(计及换相失败的站用电系统暂态电压量化评估方法及低压控制回路隐患治理)(52090V230002)
宜昌市自然科学研究资助项目“宜昌地区混合式抽水蓄能电站资源利用与分布式调度策略研究”(A22-3-001)。
文摘
针对电磁暂态仿真类程序中易有数值振荡的产生及采用定步长仿真难以兼顾精度和效率的问题,提出一种自适应步长增维精细积分仿真算法。首先,为避免矩阵求逆引入扩展向量进行增维,并对增维矩阵进行分块计算以降低计算规模;其次,根据估计误差确立自适应步长变化的依据,并通过预设步长进一步提高计算效率;最后,建立电磁暂态数值计算流程,对电力系统中线性与非线性元件进行建模,并通过典型的算例验证了所提算法的有效性与优势。
关键词
电磁暂态仿真
数值振荡
增维精细积分法
自适应步长
Keywords
electromagnetic transient simulation
numerical oscillation
precise integration with dimension expanding method
adaptive time-step
分类号
TM74 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
非线性动力方程的增维精细积分法
被引量：
65
2
作者
张素英
邓子辰
机构
西北工业大学工程力学系
出处
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2003年第4期423-426,共4页
基金
国家自然科学基金 (1 9872 0 57)
霍英东青年教师基金 (71 0 0 5)
+2 种基金
教育部高校博士点专项基金(2 0 0 1 0 6990 1 6)
航空科学基金 (0 0 B530 0 6)
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室开放基金资助项目
文摘
对线性定常结构的动力系统提出的精细积分法 ,能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却涉及到矩阵求逆的困难 ,而且通常与时间有关的非齐次项不能进入精细积分的细化过程。采用增维的方法 ,将非齐次动力方程化为齐次方程 ,在实施精细积分的过程中不必进行矩阵求逆。这种处理方法对于程序实现和提高数值计算的稳定性十分有利 ,而且在大型问题中可明显提高计算效率 ,数值算例显示本文方法是有效的。
关键词
非线性动力方程
增维精细积分法
动力系统
非齐次动力方程
数值计算
线性定常结构
Keywords
Dynamics
Integration
Large scale systems
Vectors
分类号
O19 [理学—基础数学]
O241.7 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
复阻尼结构动力方程的增维精细积分法
被引量：
10
3
作者
吴泽玉
王东炜
李玉河
机构
华北水利水电大学土木与交通学院
郑州大学建工学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2017年第2期107-110,共4页
基金
国家自然科学基金(50978232)
河南教育厅项目(14B560029)
华北水利水电大学高层次人才基金(201246)
文摘
为了避开求解复阻尼结构强迫激励动力学方程的积分运算,引入增维精细积分方法。根据复阻尼系统复化对偶原则,将动力学方程和激励波对偶复化为实部和虚部的形式,推导出增维矩阵的精细积分求解过程。结果表明,由于不用求解迭代矩阵H的逆矩阵,避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性。在计算矩阵仅增加一维的情况下,化积分运算为代数运算,扩大了精细积分法的应用范围。通过对比增维精细积分法和频域法计算结果,二者结果保持较高的一致性。
关键词
复阻尼
动力时程分析
复化对偶
材料损耗因子
增维精细积分法
Keywords
Algebra
Damping
Frequency domain analysis
Integration
Inverse problems
Iterative methods
Matrix algebra
One dimensional
分类号
O175.3 [理学—基础数学]
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职称材料
题名
基于增维精细积分法非线性能量陷减振系统分析
被引量：
2
4
作者
刘涛
张勇
陈沛芝
盛光英
姜昱祥
机构
烟台南山学院
河南省计量科学研究院
出处
《噪声与振动控制》
CSCD
2018年第5期215-219,共5页
文摘
通过线性减振弹簧构建具有非线性能量陷的Duffing振子,提出一种切实可行的非线性能量陷减振系统构建方法,利用增维精细积分法求解非线性能量陷减振系统,得到较高精度解。确定给定条件下,2自由度非线性能量陷减振系统和3自由度非线性能量陷减振系统的减振角频率范围,对非线性能量陷减振系统施加外部连续随机激励仿真,进一步确定所构建的非线性能量陷Duffing振子的可行性,为非线性能量陷减振方面的研究提供研究方向和理论基础。
关键词
振动与波
DUFFING振子
非线性能量陷
增维精细积分法
随机激励
Keywords
vibration and wave
Duffing oscillator
nonlinear energy sink
magnified precise integration method
random excitation
分类号
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
增维精细积分法的适用范围研究
被引量：
3
5
作者
王海波
何崇检
贾耀威
机构
中南大学土木工程学院
出处
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期618-623,共6页
基金
国家自然科学基金(50908230)资助项目
文摘
对线性定常结构动力系统提出的增维精细积分法,能够将非齐次动力方程转化为齐次动力方程,不用对状态矩阵求逆就能方便高效地求解出结构的动力响应。本文在仔细分析增维精细积分法性质的基础上,提出了其适用条件,进一步拓宽了其应用范围,并给出了将荷载项展开成傅里叶级数时,相应增维精细积分法的表达式。同时,在一个时间步长内,通过对非齐次项作线性化假设,成功地将增维精细积分法应用到了非线性动力分析领域。本文方法计算格式统一,易于编程,具有很高的计算效率。数值算例证明了本文方法的有效性。
关键词
增维精细积分法
傅里叶级数
叠加原理
线性化假设
递推算法
Keywords
the precise time-integration with dimension expanding method
Fourier series
superposition principle
linearized hypothesis
recursive algorithm
分类号
O321 [理学—一般力学与力学基础]
TU311.3 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
结构动力方程的一种自适应步长增维精细积分法
被引量：
2
6
作者
黄宇熙
崔颖
杨国刚
机构
大连海事大学轮机工程学院
大连海事大学船舶与海洋工程学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第14期198-203,236,共7页
基金
辽宁省自然科学基金指导计划(201602070)。
文摘
增维精细积分法是一种求解结构动力方程的高精度逐步积分算法,其步长的选取会对计算精度产生极大的影响,在实际应用中存在难以确定合适步长的问题。为满足实际工程中对计算精度和效率的要求,提出了一种计算误差的估计方法,并以估计误差和迭代收敛速度为基准,建立了一种自适应步长增维精细积分法。针对三种结构动力方程的算例结果表明,在计算各类线性及非线性振动问题时,该方法均可以在保证计算精度的前提下快速有效地控制算法的计算步长,并且仅需较少的额外计算消耗,显著提高了增维精细积分法的计算效率,使该方法在求解结构动力方程时更具计算优势和实用价值。
关键词
增维精细积分法
步长自适应
结构动力方程
误差估计
Keywords
increment-dimensional precise integration
adaptive time-stepping
structural dynamic equation
error estimate
分类号
TH212 [机械工程—机械制造及自动化]
TH213.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
结构动力方程的增维分块精细积分法
被引量：
11
7
作者
张继锋
邓子辰
机构
西北工业大学力学与土木建筑学院
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2008年第12期88-90,106,共4页
基金
国家自然科学基金(10772147,10572119,10632030)
高校博士点基金(20070699028)
+1 种基金
陕西省自然科学基金(2006A07)
西北工业大学基础研究基金资助项目
文摘
在增维精细积分法的基础上,对矩阵进行分块计算。考虑非齐次项的特点,减小了矩阵的维数,实现简化计算,提高了计算效率,同时算法仍然具有增维精细积分法的原有优点。数值算例表明本方法在保持精度的同时提高了计算效率,在处理大型问题时将有着很大的优势。
关键词
精细
积分
增
维
分块
精细
积分法
简化计算
Keywords
precise integration
dimensional increment and partitioning precise integration method
simplified calculation
分类号
TU311.3 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
履带急救车非线性减振系统动态性能优化
被引量：
3
8
作者
杨猛
徐新喜
段德光
苏卫华
苏琛
机构
军事医学科学院卫生装备研究所
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2015年第5期168-173,共6页
文摘
针对履带急救车非线性减振系统在随机激励下的动态性能优化问题,首先提出了一种基于改进的分块增维精细积分法和NSGA-Ⅱ算法的多目标参数辨识方法,对履带急救车非线性减振系统进行了参数辨识;然后,应用Sobol’法分析了减振系统各物理参数对系统输出的全局灵敏度;最后,应用遗传算法对减振系统进行了动态性能优化。结果表明:经过优化,担架台垂向振动加权加速度均方根值由原来的0.521 0 m/s2下降为0.418 3 m/s2,降幅达19.7%,减振系统动态性能得到了明显改善。
关键词
参数辨识
改进的分块
增维精细积分法
NSGA-Ⅱ算法
Sobol’法
动态性能优化
Keywords
parameter identification
improved partitioning and dimensional increment precise integration method
NSGA-Ⅱmethod
Sobol＇ method
dynamic performance optimization
分类号
U463.33 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
遗传算法优化的非线性悬架系统仿真研究
9
作者
刘涛
张勇
机构
烟台南山学院智能科学与工程学院
河南省计量科学研究院
出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2023年第5期709-714,共6页
基金
2020年南山集团科技计划项目。
文摘
以四分之一汽车模型为研究对象,通过线性减振弹簧构建非线性Duffing振子,提出一种切实可行的非线性悬架系统构建方法。利用增维精细积分法求解非线性悬架系统动力学模型;以车身总加权加速度均方根值最小为优化目标,汽车偏频取值为约束条件,建立非线性悬架系统的优化模型,引入遗传算法,确定非线性悬架最优的弹簧刚度和阻尼系数;进行SIMULINK仿真,对比非线性悬架系统相与传统线性悬架系统的减振效果,进一步证明了所构建的非线性悬架系统的可行性和优越性,为非线性悬架方面的研究提供了一种新方法。
关键词
DUFFING振子
非线性悬架
增维精细积分法
遗传算法优化
Keywords
duffing oscillator
nonlinear suspension
increasing dimension precise integration method
Genetic algorithm optimization
分类号
TH113.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基础隔震结构地震响应时程分析新方法
被引量：
3
10
作者
韩爱红
张新中
邓子辰
张亚锋
宋早雪
机构
西北工业大学力学与土木建筑学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2007年第7期145-148,共4页
基金
教育部新世纪优秀人才计划(NCET-04-0958)
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室开放基金
+1 种基金
河南省科技攻关计划(496450009)
西北工业大学研究生创业种子基金资助
文摘
针对隔震层恢复力模型为折线型的层间剪切动力方程,研究了基础隔震结构在地震作用下的弹塑性时程反应。通过多种方法比较,说明了各种方法的优缺点。采用把结构特性和外部激励分开进行精细积分的增维分块精细积分法,避免了每一步迭代过程中的指数矩阵精细积分求解,在保持计算精度的同时,提高了计算效率;考虑地震作用特点后,增维分块精细积分法的计算效率有所提高。因此,增维分块积分法在计算基础隔震结构地震响应上是非常有效的。
关键词
基础隔震
层间剪切模型
增
维
分块
精细
积分法
恢复力模型
Keywords
base isolated,inter-story shear type,dimensional increment and partitioning precise integration method(PIM),restoring force model.
分类号
TU352.1 [建筑科学—结构工程]
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