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基于神经网络的多随机参数非线性悬架系统响应分析
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作者 陈强强 周继磊 +1 位作者 于孟娜 韩道远 《机电工程》 北大核心 2025年第7期1403-1412,共10页
车辆悬架系统的生产制造误差会使得该悬架系统各个结构参数具有不确定性,同时作用于非线性悬架系统的路面激励也具有明显的随机性和时变性。针对这一问题,研究了不确定因素对多随机参数非线性悬架系统响应的影响。首先,采用了七自由度... 车辆悬架系统的生产制造误差会使得该悬架系统各个结构参数具有不确定性,同时作用于非线性悬架系统的路面激励也具有明显的随机性和时变性。针对这一问题,研究了不确定因素对多随机参数非线性悬架系统响应的影响。首先,采用了七自由度非线性车辆悬架系统动力学模型,构建了白噪声路面激励时域模型;然后,建立了一种基于粒子群优化的反向传播神经网络(BPNN-PSO)预测模型,基于神经网络的直接积分法(DPIM),展开了针对非线性悬架系统的随机动力方程及其相应求解策略的研究;最后,针对非线性悬架系统随机振动直接概率积分法,提出了一种基于MATLAB的分析程序,对不同等级路面激励和参数随机条件下,非线性悬架系统振动响应的均值和标准差进行了研究。研究结果表明:直接概率积分法与蒙特卡洛模拟相比,系统的时变概率密度处理时间成本降低,效率更高;车体质量对车体位移的影响显著,其标准差为0.2×10^(-3)m~0.5×10^(-3)m,轮胎刚度对车体位移的影响最小,其标准差约为0.1×10^(-3)m~0.25×10^(-3)m;悬架的弹簧刚度对车体加速度的影响最小,其标准差约为0.5×10^(-2)m/s^(2)~2×10^(-2)m/s^(2),车辆质量和轮胎刚度的随机性对车辆动态行为影响较大。 展开更多
关键词 直接概率积分法 白噪声路面 反向传播神经网络 非线性车辆悬架系统 粒子群算法 路面不平度
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近断层脉冲型随机地震动模拟方法及结构动力可靠度研究
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作者 庞锐 陈柯好 +1 位作者 宋佚博 徐斌 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期633-640,共8页
以集集脉冲型地震动记录为数据集建立了一种改进的参数化近断层脉冲型随机地震动模型.首先,采用MP03模型和人工蜂群算法从实际地震动记录提取低频脉冲部分,建立随机低频脉冲模型;采用谱表示-随机函数法生成高频部分,二者叠加生成近断层... 以集集脉冲型地震动记录为数据集建立了一种改进的参数化近断层脉冲型随机地震动模型.首先,采用MP03模型和人工蜂群算法从实际地震动记录提取低频脉冲部分,建立随机低频脉冲模型;采用谱表示-随机函数法生成高频部分,二者叠加生成近断层脉冲型随机地震动.然后,采用蒙特卡罗模拟(MCS)法和直接概率积分法(DPIM)分别研究非线性单自由度体系和高层框架结构在不同类型地震动作用下的动力可靠度.结果表明:DPIM与MCS法计算结果相比基本吻合,但计算效率得到较大提升,可以很好地用于非线性结构的时变可靠度研究;脉冲型地震动与非脉冲型地震动相比能够对结构造成更大的变形,极大降低了结构的可靠度,且近断层距越小影响越显著,低频脉冲是使结构可靠度降低的主要因素,而高频部分对结构可靠度的影响较小. 展开更多
关键词 近断层脉冲型地震动 随机模拟 高层框架结构 直接概率积分法 动力可靠度
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非线性结构时程分析的高阶单步法 被引量:23
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作者 王焕定 张永山 +1 位作者 王伟 张英 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 1996年第3期48-54,共7页
本文提出了一种新的求解运动方程的直接积知法─—高阶单步β法。当参数β=0.5时,该算法具有四阶精度(位移、速度与加速度均有四阶精度),同时,无条件稳定、无算法阻尼、无超越现象。当参数β>0.5时,可引入算法阻尼,是三... 本文提出了一种新的求解运动方程的直接积知法─—高阶单步β法。当参数β=0.5时,该算法具有四阶精度(位移、速度与加速度均有四阶精度),同时,无条件稳定、无算法阻尼、无超越现象。当参数β>0.5时,可引入算法阻尼,是三阶精度的无条件稳定算法。本方法比现有的直接积分法速度快、精度高。 展开更多
关键词 直接积分法 建筑设计 高阶单步法 非线性结构
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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
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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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导向架隔水管在波流联合作用下的非线性动力响应 被引量:15
5
作者 畅元江 陈国明 许亮斌 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期74-77,83,共5页
考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙接触条件,讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法。应用有限元法,将隔水管简化为海底泥面线下3 m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的... 考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙接触条件,讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法。应用有限元法,将隔水管简化为海底泥面线下3 m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的梁模型,采用ANSYS软件,利用其combination40单元来模拟隔水管与导向架之间的间隙接触条件,实例计算了百年重现期环境载荷下隔水管的动力响应,得到了典型节点的位移时间历程和典型单元的等效应力时间历程,成功实现了隔水管的强度校核。该计算结果为带导向架隔水管的设计与分析提供了参考。 展开更多
关键词 隔水管 导向架 间隙-接触 边界非线性 直接积分法
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随机结构非线性动力响应的概率密度演化分析 被引量:66
6
作者 李杰 陈建兵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期716-722,共7页
提出了随机结构非线性动力响应分析的概率密度演化方法.根据结构动力响应的随机状态方程,利用概率守恒原理,建立了随机结构非线性动力响应的概率密度演化方程.结合Newmark-Beta时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式,提出了概率密度演化... 提出了随机结构非线性动力响应分析的概率密度演化方法.根据结构动力响应的随机状态方程,利用概率守恒原理,建立了随机结构非线性动力响应的概率密度演化方程.结合Newmark-Beta时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式,提出了概率密度演化方程的数值分析方法.通过与Monte Carlo分析方法对比,表明所给出的概率密度演化方法具有良好的计算精度和较小的计算工作量.研究表明:随机结构非线性动力响应概率密度具有典型的演化特征,随着时间增长,概率密度曲线分布趋于复杂. 展开更多
关键词 非线性动力响应 随机结构 时程积分 概率密度演化 守恒 差分格式 计算工作 结构动力响应 复杂 数值分析方法
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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
7
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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基于三次样条插值的精细积分法 被引量:10
8
作者 高小科 邓子辰 黄永安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期75-77,82,共4页
结合指数矩阵的精细算法,提出了一类基于三次样条插值的精细积分方法。针对结构动力学方程一般解中的积分项,考虑在一个时间步长内激励为线性和正余弦两种变化形式,通过对积分项中的指数矩阵进行三次样条插值函数模拟,得到一组新的被积... 结合指数矩阵的精细算法,提出了一类基于三次样条插值的精细积分方法。针对结构动力学方程一般解中的积分项,考虑在一个时间步长内激励为线性和正余弦两种变化形式,通过对积分项中的指数矩阵进行三次样条插值函数模拟,得到一组新的被积函数,最后通过多次分部积分,构造了一类新的高精度计算格式。在三次样条插值函数构造过程中引入了指数矩阵的精细算法,有效避免了中间过程中有效数字的丢失,同时还有效解决了HPD-F算法中涉及的矩阵求逆问题,大大增加了算法的数值稳定性。数值算例显示了该方法的有效性。 展开更多
关键词 结构动力方程 时程积分 样条插值 指数矩阵 精细积分法
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结构动态响应的求解方法分析 被引量:12
9
作者 徐医培 李素有 吴立言 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第6期12-14,共3页
在结构的动态响应分析中,由于离散结构的自由度很多,各种矩阵的阶数一般都非常高,使得求解需要花费很长时间。为了尽量缩短计算时间,提高计算精度,选择合适的算法显得尤为重要。介绍了直接积分法、模态叠加法、缩聚法和基于简谐激励求... 在结构的动态响应分析中,由于离散结构的自由度很多,各种矩阵的阶数一般都非常高,使得求解需要花费很长时间。为了尽量缩短计算时间,提高计算精度,选择合适的算法显得尤为重要。介绍了直接积分法、模态叠加法、缩聚法和基于简谐激励求解结构动响应的基本原理和特点,并通过分析比较一悬臂梁的动态响应计算结果,总结出这几种方法求解结构动响应的优缺点,从而为求解结构动响应提供参考。 展开更多
关键词 结构动态响应 直接积分法 模态叠加法 缩聚法 简谐激励
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具有5次强非线性项波方程的精确解 被引量:4
10
作者 钱天虹 刘中飞 韩家骅 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第6期37-41,共5页
采用新的函数变换法,并与直接积分法相结合简便地求出了具有5次强非线性项的导数Schr dinger方程四类显示精确孤波解。这种方法同样也适用于求解具有更高次非线性项的其他非线性波方程。
关键词 强非线性 精确解 非线性波方程 高次 函数变换法 孤波解 SCHRODINGER方程 导数 方法 求解
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结构可靠性计算的直接积分法 被引量:5
11
作者 张伟 崔维成 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期114-116,共3页
介绍了用直接积分法来计算结构可靠性的基本思想及其计算机程序实现,并用较多的例子验证了程序的可靠性及高效性.
关键词 结构可靠性 直接积分法 船舶 承载能力
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随机杆系结构几何非线性分析的递推求解方法 被引量:3
12
作者 黄斌 索建臣 毛文筠 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期835-842,共8页
建立了随机静力作用下考虑几何非线性的随机杆系结构的随机非线性平衡方程.将和位移耦合的随机割线弹性模量以及随机响应量表示为非正交多项式展开式,运用传统的摄动方法获得了关于非正交多项式展式的待定系数的确定性的递推方程.在求... 建立了随机静力作用下考虑几何非线性的随机杆系结构的随机非线性平衡方程.将和位移耦合的随机割线弹性模量以及随机响应量表示为非正交多项式展开式,运用传统的摄动方法获得了关于非正交多项式展式的待定系数的确定性的递推方程.在求解了待定系数后,利用非正交多项式展开式和正交多项式展开式的关系矩阵,可以很方便地得到未知响应量的二阶统计矩.两杆结构和平面桁架拱的算例结果表明,当随机量涨落较大时,递推随机有限元方法比基于二阶泰勒展开的摄动随机有限元方法更逼近蒙特卡洛模拟结果,显示了该方法对几何非线性随机问题求解的有效性. 展开更多
关键词 随机杆系结构 几何非线性 递推随机有限元方法 非正交多项式展开式 二阶泰勒展开
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采用等效力控制方法的非线性结构实时子结构试验 被引量:10
13
作者 许国山 吴斌 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期237-242,共6页
等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构试验,采用比例-微分(PD)控制器的等效力控制方法会使等效力响应产生稳态误差,从而使试验结果失真。文章用比例-积分(PI)控制... 等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构试验,采用比例-微分(PD)控制器的等效力控制方法会使等效力响应产生稳态误差,从而使试验结果失真。文章用比例-积分(PI)控制器代替PD控制器以解决此问题。介绍了实时子结构试验等效力控制方法,进行了等效力控制器设计,并通过数值模拟和试验验证了采用PI控制器的等效力控制方法对非线性结构实时子结构试验的有效性。数值模拟与试验的结果都表明,对于非线性体系的试验,采用PI控制器的等效力控制方法可以取得非常好的效果。 展开更多
关键词 实时子结构试验 等效力控制方法 比例-积分控制器 非线性结构
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基于非线性有限元法的膜结构找形研究 被引量:3
14
作者 高柏峰 崔振山 +1 位作者 黄健 邓荣俊 《燕山大学学报》 CAS 2002年第4期331-334,共4页
对基于非线性有限元法的两种膜结构找形方法(支座移动法和节点平衡法)进行了分析,在此基础上提出了节点定向移动法。通过计算实例表明,该方法具有更快的收敛速度和更高的计算精度,是一种实用的找形分析方法。
关键词 膜结构 找形分析 非线性有限元法 节点定向移动法 建筑结构
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新的函数变换法与一类非线性波方程的精确孤波解 被引量:1
15
作者 韩家骅 张苗 +2 位作者 刘中飞 史良马 吴国将 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2006年第2期48-51,共4页
采用新的函数变换法求出了一类非线性演化方程的两类显示精确孤波解.作为该方程的特例,如K le in-Gordon方程、Landau-G inburg-H iggs方程、Duffing方程和4方程等也都获得了相应的精确孤波解.这种方法也适用于求解具有更高次非线性... 采用新的函数变换法求出了一类非线性演化方程的两类显示精确孤波解.作为该方程的特例,如K le in-Gordon方程、Landau-G inburg-H iggs方程、Duffing方程和4方程等也都获得了相应的精确孤波解.这种方法也适用于求解具有更高次非线性项的其他非线性波方程. 展开更多
关键词 函数变换法 孤波解 直接积分法 非线性波方程
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某火炮炮闩机构动态特性有限元分析 被引量:6
16
作者 付帅 顾克秋 张俊飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第3期361-365,共5页
在火炮开闩过程中,炮闩系统常因发生剧烈碰撞而损坏。针对炮闩动态应力响应问题,基于接触有限元理论,运用ABAQUS软件建立了某火炮炮尾炮闩系统的非线性结构动力学模型,模拟炮闩机构中复杂的接触碰撞现象,并采用隐式时间积分方法仿真模... 在火炮开闩过程中,炮闩系统常因发生剧烈碰撞而损坏。针对炮闩动态应力响应问题,基于接触有限元理论,运用ABAQUS软件建立了某火炮炮尾炮闩系统的非线性结构动力学模型,模拟炮闩机构中复杂的接触碰撞现象,并采用隐式时间积分方法仿真模拟开闩过程,研究火炮复进过程中开闩凸轮撞击开闩板时及开闩过程中的炮尾炮闩结构中主要部件的动态应力响应,通过对结果的分析,获得主要部件动态应力大小。研究结果表明,火炮零件能够较好地满足强度要求,但抽筒子所受应力较大,其计算结果可以为改进曲柄、闩体结构提供依据。 展开更多
关键词 动态应力 接触 动力学 炮尾炮闩
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非线性弹性基础上矩形板热后屈曲分析 被引量:2
17
作者 沈惠申 张建武 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期29-35,共7页
给出非线性弹性基础上矩形板在均匀和非均匀(抛物型)热分布作用下的后屈曲分析。采用摄动——Galerkin混合法给出完善和非完善矩形板热屈曲载荷和热后屈曲平衡路径。数值计算结果表明,非线性弹性基础上矩形板具有不稳定的热... 给出非线性弹性基础上矩形板在均匀和非均匀(抛物型)热分布作用下的后屈曲分析。采用摄动——Galerkin混合法给出完善和非完善矩形板热屈曲载荷和热后屈曲平衡路径。数值计算结果表明,非线性弹性基础上矩形板具有不稳定的热后屈曲平衡路径。 展开更多
关键词 结构稳定性 热后屈曲 非线性 弹性基础
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结构动力学方程的显式积分格式 被引量:4
18
作者 刘恒 廖振鹏 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第1期32-43,共12页
本文从空间解耦有限元常微分方程组出发,探讨了结构动力学方程的高精度显式积分格式。通过被积函数的拉格朗日多项式内插和分部积分导出了波动数值模拟的一组显式时步积分公式。这组公式是时间和空间解耦的,即波场内任一离散节点在任一... 本文从空间解耦有限元常微分方程组出发,探讨了结构动力学方程的高精度显式积分格式。通过被积函数的拉格朗日多项式内插和分部积分导出了波动数值模拟的一组显式时步积分公式。这组公式是时间和空间解耦的,即波场内任一离散节点在任一时刻的波动数据可以用这组公式依据该节点及其邻近节点在该时刻之前的n+1个时刻的波动数据显式地算出(n为非负整数),阐明了这组公式的如下特点:第一,其截断误差的量级不超过O(Δtn+3),Δt为时间步距。第二,它不仅可用于线性波动的数值模拟,而且可用于本构方程具有强非线性情形。第三,这组公式也可推广应用于一系列数学物理暂态问题的数值求解。针对一个简单的时不变系统初步分析了此组积分格式的稳定性。但是,对其稳定性尚需作进一步研究。 展开更多
关键词 波动 数值模拟 结构动力学方程 显式积分 有限元 非线性
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多方向波与结构的相互作用模拟分析 被引量:2
19
作者 徐刚 陈静 +2 位作者 朱仁庆 刘永涛 王树齐 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期462-467,共6页
针对模拟的真实海洋环境,研究实际海洋中随机的不规则多方向波及其与简单结构的相互作用问题。采用无奇异边界元法求解三维时域二阶Stokes多方向波浪绕射问题,在单向入射波的基础上,模拟了多方向波和单个结构的相互作用,且对适用于本文... 针对模拟的真实海洋环境,研究实际海洋中随机的不规则多方向波及其与简单结构的相互作用问题。采用无奇异边界元法求解三维时域二阶Stokes多方向波浪绕射问题,在单向入射波的基础上,模拟了多方向波和单个结构的相互作用,且对适用于本文模型的去奇异距离参数做了简单分析,得出去奇异距离、多方向波作用下的二阶力与波数关系的结论,可供多方向非线性水动力相关问题的研究进行参考。 展开更多
关键词 多方向波 无奇异边界元 波物相互作用 非线性波 数值模拟 三维时域
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非线性精细积分方法及其在拟动力试验中的应用 被引量:2
20
作者 陈伯望 王海波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期88-91,98,共5页
将精细积分方法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合,构造了一种避免状态矩阵求逆、隐式预估-校正、四阶精度的精细积分多步法,可用于多自由度结构体系的非线性地震反应分析。基于精细积分多步法,构造了一种实用的显式拟动... 将精细积分方法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合,构造了一种避免状态矩阵求逆、隐式预估-校正、四阶精度的精细积分多步法,可用于多自由度结构体系的非线性地震反应分析。基于精细积分多步法,构造了一种实用的显式拟动力试验数值积分方法,该方法在成倍地增大时间步长后的计算精度比中心差分法高,稳定性较好,试验工作可大量减少。最后,将显式方法应用于组合筒体结构拟动力试验中。 展开更多
关键词 非线性精细积分方法 Adams-Bashforth-Moulton多步法 结构拟动力试验 中心差分法
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