非线性动力方程的增维精细积分法 被引量：65

1

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。 展开更多

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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结构非线性动力方程的精细积分算法 被引量：34

2

作者 张洵安 姜节胜 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期164-168,共5页

基于线性方程精细积分的思路，对具有惯性、阻尼、刚度非线性的动力方程及参变非线性动力方程提出了一种较高精度线性化精细积分迭代计算算法，算例表明该算法可用较大的步长取得满意的计算精度，并可在较大的线性化区间获得较高的计算... 基于线性方程精细积分的思路，对具有惯性、阻尼、刚度非线性的动力方程及参变非线性动力方程提出了一种较高精度线性化精细积分迭代计算算法，算例表明该算法可用较大的步长取得满意的计算精度，并可在较大的线性化区间获得较高的计算精度。 展开更多

关键词 非线性动力方程 线性化迭代算法 精细积分算法 结构

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非线性动力方程的三次样条-增维精细算法 被引量：2

3

作者 凌明祥 韩宇航 +1 位作者 朱长春 王天忠 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期729-734,共6页

提出一种针对非线性动力方程的改进精细积分方法。该方法是在时间步长内采用分段的三次样条函数拟合非齐次项,保持高精度拟合的同时避免了求导运算和高次多项式插值带来的Runge现象。通过引入4×2个变量将动力方程增加四维转化为齐... 提出一种针对非线性动力方程的改进精细积分方法。该方法是在时间步长内采用分段的三次样条函数拟合非齐次项,保持高精度拟合的同时避免了求导运算和高次多项式插值带来的Runge现象。通过引入4×2个变量将动力方程增加四维转化为齐次方程,并建立相应的通解格式,避免了状态空间下系统矩阵求逆。将指数矩阵分为四个子模块,利用各模块的特点分别进行理论推导及基于精细积分法进行分步、分块计算得到相应的理论解和高精度数值解,无需反复计算整个指数矩阵,提高了解算效率。针对含未知状态量的非齐次项,引入预测-校正的方法进行迭代求解。数值计算结果表明了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性动力方程 精细积分 增维 三次样条插值 预测-校正

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非线性动力方程精细积分法的自适应步长研究 被引量：4

4

作者 王海波 纪海潮 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期371-376,共6页

基于Adams显式和隐式预估公式实现对时间步长的自适应选择,利用当前时刻v(tk),采用预估公式的两种形式(显式与隐式),对v(tk+1)进行两次预估,利用两公式局部截断误差关系,得出误差估计值ξ(tk+1),并根据其大小自适应调节时间步长。将该... 基于Adams显式和隐式预估公式实现对时间步长的自适应选择,利用当前时刻v(tk),采用预估公式的两种形式(显式与隐式),对v(tk+1)进行两次预估,利用两公式局部截断误差关系,得出误差估计值ξ(tk+1),并根据其大小自适应调节时间步长。将该思想应用于预估型(求解过程需要用到预估公式)精细积分算法中,使精细积分算法的时间步长依赖于给定的每步误差限值,提高计算精度,且使算法具有很好的稳定性,对刚度硬化和软化问题均有很好的效果。数值算例验证了本文思想的有效性与适用性。 展开更多

关键词 非线性动力方程 自适应步长 精细积分法 预估公式

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非线性结构动力方程的自适应步长数值算法

5

作者 王海波 王鸿燊 纪海潮 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1045-1052,共8页

基于Runge-Kutta法实现对时间步长的自适应选择,研究提高非线性结构动力方程的计算精度。利用Runge-Kutta公式的局部截断误差,得出误差估计值ξ_(n+1),根据ξ_(n+1)的大小自适应调节时间步长的大小,为算法提供一个判断语句,其能使算法... 基于Runge-Kutta法实现对时间步长的自适应选择,研究提高非线性结构动力方程的计算精度。利用Runge-Kutta公式的局部截断误差,得出误差估计值ξ_(n+1),根据ξ_(n+1)的大小自适应调节时间步长的大小,为算法提供一个判断语句,其能使算法流程图更加多样性。将该思想应用于经典Runge-Kutta算法和精细Runge-Kutta算法中,得到自适应步长的经典Runge-Kutta算法和精细Runge-Kutta算法,使算法的时间步长依赖于给定的每步误差限值,提高计算精度,数值算例论证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性动力方程 自适应步长 精细积分法 RUNGE-KUTTA法

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求解非线性结构动力方程的预估校正-辛时间子域法 被引量：6

6

作者 李纬华 王堉 罗恩 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期453-458,共6页

提出了求解非线性结构动力方程的预估校正-辛时间子域法。首先,将结构非线性动力方程转换为状态空间方程,在任一时间子域内利用改进的欧拉法对各离散时刻的状态变量值进行预估和校正。然后,将离散的非线性项用Lagrange插值多项式展开并... 提出了求解非线性结构动力方程的预估校正-辛时间子域法。首先,将结构非线性动力方程转换为状态空间方程,在任一时间子域内利用改进的欧拉法对各离散时刻的状态变量值进行预估和校正。然后,将离散的非线性项用Lagrange插值多项式展开并视为外荷载,结合辛时间子域法即可求解非线性动力系统的响应。这种方法不必对状态矩阵求逆,无需计算高阶导数,计算简单,格式统一,易于编程。算例结果表明,本文方法具有较高的计算精度、效率和稳定性,是一种求解非线性结构动力方程的有效方法。 展开更多

关键词 非线性动力方程 辛时间子域法 改进欧拉法 变分原理 预估校正

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时间测度链上一类二阶非线性时滞阻尼动力方程的振动性分析 被引量：15

7

作者 杨甲山 方彬 《应用数学》 CSCD 北大核心 2017年第1期16-26,共11页

本文研究时间测度链T上一类具阻尼项的二阶非线性变时滞动力方程的振动性.利用广义的Riccati变换和数学分析技巧,获得该方程振动的一些新的充分条件,推广且改进了一些已知的结果,并举例说明了所得结果的重要性.

关键词 振动性 时间测度链 变时滞 非线性动力方程 RICCATI变换

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求解非线性动力学方程的分段直接积分法 被引量：31

8

作者 裘春航 吕和祥 钟万勰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期369-378,共10页

针对n维未知向量v的一阶微分方程 dv/dt=Hv+f(v,t)进行求解．首先,将非线性部分f(v,t)在所论时刻tk处用t-tk=τ的j次多项式来近似,然后借助分段直接积分法,导出了各段内的、用τ的解析函数表达的求解公式,通过选取j值,可获得一系列具有... 针对n维未知向量v的一阶微分方程 dv/dt=Hv+f(v,t)进行求解．首先,将非线性部分f(v,t)在所论时刻tk处用t-tk=τ的j次多项式来近似,然后借助分段直接积分法,导出了各段内的、用τ的解析函数表达的求解公式,通过选取j值,可获得一系列具有不同精度的近似解,便于研究非线性动力学行为与其物理参数的依赖关系．为适应实际计算,还全面讨论了上述多项式的确定方法,其中包括避免求f(v,t)导数的算法．算例表明所提出的方法不仅可用于求解非线性动力响应问题,而且对研究解的形态和稳定性,如对吸引子、极限环、二次Hopf分岔等的分析也不失为一个有效的工具． 展开更多

关键词 吸引子 极限环 HOPF分岔 非线性动力学方程 分段直接积分法

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基于Wilson-θ和Newmark-β法的非线性动力学方程改进算法 被引量：13

9

作者 刘广 刘济科 陈衍茂 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期433-439,共7页

Wilson-θ法和Newmark-β法是非线性动力学方程求解的常用方法。它们的一个基本步骤是,将方程改写为增量平衡的形式,在每一个积分步长内用状态参量修正平衡方程的系数矩阵,其本质是在单个步长内对系统的非线性环节进行了线性化处理。本... Wilson-θ法和Newmark-β法是非线性动力学方程求解的常用方法。它们的一个基本步骤是,将方程改写为增量平衡的形式,在每一个积分步长内用状态参量修正平衡方程的系数矩阵,其本质是在单个步长内对系统的非线性环节进行了线性化处理。本文基于增量思想分别改进了Wilson-θ法和Newmark-β法,根据即时解给出下一步的猜测解,然后对猜测解进行迭代校正,最终得到收敛的近似解。算例表明,改进算法的精度更高,且收敛准则简单。更为重要的是,本文方法无须对非线性项进行线性化处理,因而计算效率更高,适应范围更广。 展开更多

关键词 WILSON-Θ法 NEWMARK-Β法 非线性动力学方程 猜测解 迭代校正

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基于精细积分技术的非线性动力学方程的同伦摄动法 被引量：11

10

作者 梅树立 张森文 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期665-670,共6页

将精细积分技术(P IM)和同伦摄动方法(HPM)相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按T ay lor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项... 将精细积分技术(P IM)和同伦摄动方法(HPM)相结合,给出了一种求解非线性动力学方程的新的渐近数值方法。采用精细积分法求解非线性问题时,需要将非线性项对时间参数按T ay lor级数展开,在展开项少时,计算精度对时间步长敏感;随着展开项的增加,计算格式会变得越来越复杂。采用同伦摄动法,则具有相对简单的计算格式,但计算精度较差,应用范围也限于低维非线性微分方程。将这两种方法相结合得到的新的渐近数值方法则同时具备了两者的优点,既使同伦摄动方法的应用范围推广到高维非线性动力学方程的求解,又使精细积分方法在求解非线性问题时具有较简单的计算格式。数值算例表明,该方法具有较高的数值精度和计算效率。 展开更多

关键词 同伦摄动方法 非线性动力学方程 精细积分

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非线性动力学方程的李级数解法及其应用 被引量：4

11

作者 张素英 邓子辰 《动力学与控制学报》 2004年第1期13-20,共8页

分别从推广的微分方程幂级数解的理论和线性算子半群理论等不同的角度研究了非线性动力学方程的求解问题,得到了所谓的李级数解法.并进一步讨论了算法的具体实施过程,它可以用于构造非线性动力学方程任意高阶的显式积分格式.最后,把李... 分别从推广的微分方程幂级数解的理论和线性算子半群理论等不同的角度研究了非线性动力学方程的求解问题,得到了所谓的李级数解法.并进一步讨论了算法的具体实施过程,它可以用于构造非线性动力学方程任意高阶的显式积分格式.最后,把李级数解法应用于求解广义Hamilton系统,它能保持广义Hamilton系统真解的典则性.数值算例显示该方法是有效的. 展开更多

关键词 非线性动力学方程 李级数 微分算子 预解式

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多自由度非线性动力学方程的能量校准算法 被引量：2

12

作者 李伟东 吕和祥 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期356-364,共9页

针对非线性动力学方程,通过Taylor展开和Duhamel积分,得到一个具有待定参数的逐步积分求解公式;通过数学变换,将原动力学方程转换为一个能确定待定参数的能量校准方程;最后将该参数回代入逐步积分公式,得到数值解．数值算例的结果说明... 针对非线性动力学方程,通过Taylor展开和Duhamel积分,得到一个具有待定参数的逐步积分求解公式;通过数学变换,将原动力学方程转换为一个能确定待定参数的能量校准方程;最后将该参数回代入逐步积分公式,得到数值解．数值算例的结果说明了该方法的有效性,可以消除算法阻尼和抑制数值解发散,同时,在大步长的条件下也得到了非常准确而且稳定的结果,可以对系统长期性态进行仿真． 展开更多

关键词 能量校准方程 算法阻尼 条件稳定 数值积分 非线性动力学方程

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结构非线性动力学方程的自适应精细积分算法 被引量：1

13

作者 梅树立 张森文 徐加初 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期133-135,共3页

将定常结构动力方程的精细时程积分算法推广应用于非线性动力学问题时,对非线性项的线性化处理使该方法的计算精度对时间步长非常敏感。为此本研究中将龙贝格积分法引入该方法,提出了由此而产生的指数矩阵的快速精细算法,从而使时间步... 将定常结构动力方程的精细时程积分算法推广应用于非线性动力学问题时,对非线性项的线性化处理使该方法的计算精度对时间步长非常敏感。为此本研究中将龙贝格积分法引入该方法,提出了由此而产生的指数矩阵的快速精细算法,从而使时间步长的选择具有了自适应性,且计算精度和效率均得到提高。文中的数值算例给出了该方法的计算精度和效率。 展开更多

关键词 非线性动力学方程 自适应精细时程积分算法 龙贝格积分法

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非线性动力学方程的四阶近似几何积分的特性与计算 被引量：2

14

作者 张素英 邓子辰 《动力学与控制学报》 2004年第1期21-27,共7页

基于经典的Magnus级数方法提出了一个简单有效的四阶近似积分格式,用于求解一般非线性动力学系统.它是一种几何积分方法,能保持精确解的许多定性性质,并且该方法只包含二个或三个指数矩阵的乘积,避免了通常的Magnus级数方法涉及的复杂... 基于经典的Magnus级数方法提出了一个简单有效的四阶近似积分格式,用于求解一般非线性动力学系统.它是一种几何积分方法,能保持精确解的许多定性性质,并且该方法只包含二个或三个指数矩阵的乘积,避免了通常的Magnus级数方法涉及的复杂的交换子运算.数值算例显示该方法是有效的. 展开更多

关键词 非线性动力学方程 几何积分 Magnus级数方法 近似解 保群性质

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具有振动系数的二阶非线性中立型时滞动力方程的有界振动性 被引量：2

15

作者 陈大学 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2013年第1期98-113,共16页

研究时标T上具有振动系数的二阶非线性中立型时滞动力方程（r（t）（[y（t）＋p（t）y（τ（t））]~Δ）~α）~Δ＋f（t,y（δ（t）））=0的有界振动性,其中p是一个定义于T上的振动函数,α〉0是两个正奇数之比.利用一种Riccati变换技术... 研究时标T上具有振动系数的二阶非线性中立型时滞动力方程（r（t）（[y（t）＋p（t）y（τ（t））]~Δ）~α）~Δ＋f（t,y（δ（t）））=0的有界振动性,其中p是一个定义于T上的振动函数,α〉0是两个正奇数之比.利用一种Riccati变换技术,获得了该方程所有有界解振动的几个充分条件,推广和补充了文献中要求p（t）≥0的一些结果,并举例说明了该文主要结果的应用. 展开更多

关键词 有界振动性 二阶非线性中立型时滞动力方程 振动系数 时标 RICCATI变换

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脉冲束六维非线性动力学方程级数解

16

作者 曹少中 李旸 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第A03期57-60,共4页

针对脉冲束六维非线性动力学方程被积函数的不可积性,首先将方程的被积函数展为自变量的Taylor级数,通过直接积分获得方程关于自变量的一般级数解,然后进一步将自变量各阶项的系数对初值作Taylor展开,从而获得方程关于自变量及初值的级... 针对脉冲束六维非线性动力学方程被积函数的不可积性,首先将方程的被积函数展为自变量的Taylor级数,通过直接积分获得方程关于自变量的一般级数解,然后进一步将自变量各阶项的系数对初值作Taylor展开,从而获得方程关于自变量及初值的级数解.对于脉冲束中任意粒子相对于参考粒子的相对运动动力学方程的求解问题,在方程的被积函数展为自变量的Taylor级数的基础上,将自变量的各阶项的系数进一步相对于参考粒子展开,得到了相对运动方程,经直接积分获得了方程关于自变量及相对运动初值的级数解. 展开更多

关键词 脉冲束 六维非线性动力学方程 级数解

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用于非线性动力分析的一种高效精细积分单步法 被引量：9

17

作者 王海波 陈晋 李少毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期158-162,229,共6页

针对非线性动力状态方程v=H·v+f(v,t),结合精细积分法和Romberg数值积分,对计算过程中待求的v_(k+j/m)(j=1,2,…,m),利用当前时刻vk,通过二阶龙格库塔法进行预估,提出了一种避免状态矩阵求逆的高效精细积分单步法。该方法计算格式... 针对非线性动力状态方程v=H·v+f(v,t),结合精细积分法和Romberg数值积分,对计算过程中待求的v_(k+j/m)(j=1,2,…,m),利用当前时刻vk,通过二阶龙格库塔法进行预估,提出了一种避免状态矩阵求逆的高效精细积分单步法。该方法计算格式统一,易于编程,通过选取m值,可进行不同计算精度的计算。与两种单步法、一次预-校法及预估校正-辛时间子域法进行数值比较,计算结果表明,该方法具有高精度、高效率及较好的稳定性。在求解多自由度、强非线性动力响应问题中具有较大优势。 展开更多

关键词 非线性动力方程 精细积分法 Romberg数值积分 龙格库塔法 单步法

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非线性动力分析避免状态矩阵求逆的精细积分多步法 被引量：9

18

作者 王海波 余志武 陈伯望 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期105-107,116,共4页

将精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合,提出了高精度的精细积分多步法,对非线性动力状态方程进行求解,避免了对状态矩阵求逆。该方法与精确值和现有Adams多步法进行比较,数值计算结果表明该方法是一种高精度、... 将精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合,提出了高精度的精细积分多步法,对非线性动力状态方程进行求解,避免了对状态矩阵求逆。该方法与精确值和现有Adams多步法进行比较,数值计算结果表明该方法是一种高精度、高效率和稳定性较好的方法。该方法可方便地进行不同阶次的积分运算。 展开更多

关键词 非线性动力方程 多步法 预估一校正Adams—Bashforth—Moulton法 精细积分法 预估一校正法

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非线性动力系统精细积分下的显式级数解 被引量：10

19

作者 李金桥 于建华 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2002年第2期24-27,共4页

基于钟万勰等提出的指数矩阵精细算法 ,对n维未知向量v的一阶微分方程 v=Hv +f(v ,t)进行求解 ,其中Hv和f(v ,t)分别是右端项的线性齐次部分和非线性部分。将非线性部分在所论时刻tk处展成t-tk=τ的Taylor级数形式 ,并通过指数矩阵eHt... 基于钟万勰等提出的指数矩阵精细算法 ,对n维未知向量v的一阶微分方程 v=Hv +f(v ,t)进行求解 ,其中Hv和f(v ,t)分别是右端项的线性齐次部分和非线性部分。将非线性部分在所论时刻tk处展成t-tk=τ的Taylor级数形式 ,并通过指数矩阵eHt 及其精细算法对状态方程直接积分 ,推导出状态方程的级数形式闭合解 ,此解的精度易于控制。算法不需对矩阵 [H]求逆 ,数值计算的稳定性及效率均可确保 ,对大型问题计算更为有利。 展开更多

关键词 非线性振动 数值积分 非线性动力方程 精细积分法 指数矩阵 显式级数 解 非线性动力系统

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非线性动力分析的广义精细积分法 被引量：3

20

作者 王海波 何崇检 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期220-226,共7页

针对非线性动力状态方程=H·v+f(v,t),结合广义精细积分法和预估-校正法,提出了用于非线性动力分析的广义精细积分法。在任一时间子域内,对计算过程中待求的vk+j/m(j=1,2,…,m),利用当前时刻的vk进行预估。将离散的非线性项用拉... 针对非线性动力状态方程=H·v+f(v,t),结合广义精细积分法和预估-校正法,提出了用于非线性动力分析的广义精细积分法。在任一时间子域内,对计算过程中待求的vk+j/m(j=1,2,…,m),利用当前时刻的vk进行预估。将离散的非线性项用拉格朗日插值多项式展开并视为外荷载,结合广义精细积分法即可求解非线性系统的动力响应。该方法计算格式统一,易于编程,与四种单步法、一次预-校法及预估校正-辛时间子域法进行数值比较,计算结果表明,该方法具有很高的精度、稳定性及较高的效率。可用于多自由度结构体系的非线性动力反应分析。 展开更多

关键词 非线性动力方程 广义精细积分法 拉格朗日插值 预估-校正 单步法

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