最小二乘配点法解薄板弯曲问题

本文使用了加权残致法中的最小二乘配点法分析了弹性薄板弯曲问题。我们采用了一个双重幂级数作为试函数,事先既不满足薄板弯曲定解微分方程式亦不满足边界条件——混合法。我们用此法分析了(1)四边简支(2)四边固定(3)三边简支一边自由(4)三边固定一边自由及(5)二对边简支另二边自由的正方形薄板。于无自由边的薄板分析中位移与内力值与经典理论值相较误差小于1％。于具有自由边的薄板分析中解的精确度视边界条件而定。自由边的挠度值及内力值一般较差些。亦发现于有自由边的薄板弯曲问题中的各个作者经典解并不统一。此法计算机程序简单,工作量及计算时间很少,并具有误差可知籍此可以控制计算等优点。提供发展计算力学作为参考。     

多边形厚板弯曲的边界元法分析

本文对多边形厚板弯曲问题,提出了一种新的简单的边界元解法。从胡海昌方程出发,导出了厚板挠度所满足的边界积分方程,使较复杂的厚板弯曲问题转化为求解一双调和方程和泊松方程,同时对边界上的奇异积分进行了处理,给出了数值算例。计算结果表明,此法无论对厚板还是薄板弯曲都是有效的。     

薄板弯曲问题的神经网络方法

为发展神经网络方法在求解薄板弯曲问题中的应用,基于Kirchhoff板理论,提出一种采用全连接层求解薄板弯曲四阶偏微分控制方程的神经网络方法。首先在求解域、边界中随机生成数据点作为神经网络输入层的参数,由前向传播系统求出预测解;其次计算预测解在域内及边界处的误差,利用反向传播系统优化神经网络系统的计算参数;最后,不断训练神经网络使误差收敛,从而得到薄板弯曲的挠度精确解。以不同边界、荷载条件的三角形、椭圆形、矩形薄板为例,利用所提方法求解其偏微分方程,与理论解或有限元解对比,讨论了影响神经网络方法收敛的因素。研究表明,本文方法对求解薄板弯曲问题的四阶偏微分控制方程具有一定的适应性,其收敛性受多种条件影响。相比有限元,该方法收敛速度较慢,在复杂的边界条件下收敛性不佳,然而其不基于变分原理,无需计算刚度矩阵,便可获得较高的计算精度。     

面内变刚度薄板弯曲问题的挠度?弯矩耦合神经网络方法

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法. 面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程, 传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况. 本文基于Kirchhoff薄板弯曲理论, 提出了一种直角坐标系下任意面内变刚度薄板弯曲问题的神经网络解法. 神经网络模型包含挠度网络与弯矩网络, 分别用于预测薄板的挠度与弯矩, 从而将求解4阶偏微分方程转换为求解一系列二阶偏微分方程组, 通过对挠度、弯矩试函数的构造可使得神经网络计算结果严格满足边界条件. 在误差的反向传播中, 根据本文提出的误差函数公式计算训练误差并结合Adam优化算法更新模型的内部参数. 求解了不同边界条件、形状的面内变刚度薄板弯曲问题, 并将所得计算结果与理论解、有限元解进行对比. 研究表明, 本文模型对于求解面内变刚度薄板弯曲问题具备适应性, 虽然模型中的弯矩网络收敛较挠度网络要慢, 但本文方法在试函数的构造上更为简单、适应性更强.      

加权残数法解固体力学问题

加权残数法的概念大量的应用科学和工程问题往往归结为根据一定的边界条件和初值条件等来解所谓定解微分方程式.加权残数法 MWR(Method of Weighted Residuals)是一种数学方法,它可以直接从微分方程式中求得近似的解.其方法须先假设一个称为试函数的近似函数,引入微分方程式及边界条件,自然由于满足不了而出现了误差,称为残数.然后再选择一定的权函数与残数相乘要求它 ...     

加权残数法通用程序包MWRAP的开发技术与1程应用

要想使加权残数法广泛应用于工程实际问题,需要解决两方面的问题,一是精度问题,二是必须研制和开发通用软件。本文阐述了加权残数法通用程序包MWRAP的结构设计和功能设置及其前后处理技术,详细阐述了其前后处理程序的程序设计流程;在该软件中计算模块,所用的计算方法为加权残数和有限元耦合法,为此推导了加权残数和有限元耦合法的公式,从计算结果来看该方法具有较高的精度,可以满足工程需要。最后,运用MWRAP计算了钢管混凝土柱肩梁结构的位移和应力,与实验结果相比吻合较好,说明了MWRAP具有较高的精度,加上其完善的前后处理功能,可以应用于工程实际问题。     

矩形悬臂薄板的解析解

首先把弹性薄板弯曲问题的控制方程表示成为Hamilton正则方程,然后利用辛几何方法对全状态相变量进行分离变量,求出其本征值后,再按本征函数展开的方法求出矩形悬臂薄板的解析解。由于在求解过程中不需要事先人为地选取挠度函数,而是从薄板弯曲的基本方程出发,直接利用数学的方法求出可以满足其边界条件的这类问题的解析解,使得问题的求解更加理论化和合理化。文中的最后还给出了计算实例来验证本文所采用的方法以及所推导出的公式的正确性。     

多孔有限大弹性薄板弯曲应力集中问题

应用弹性力学的复变函数理论,采用多保角变换的方法,推出了含有任意多孔有限大弹性薄板弯曲的多复变量应力函数的表达式.在内边界上进行复Fourier级数展开,在外边界采用配点法来确定应力函数的未知系数,从而计算有限大弹性薄板的应力场.本文以外边界为矩形,内边界为任意多椭圆孔的有限薄板为例,编制了相应的计算程序,进行了算例分析.结果表明本方法对处理多孔有限大弹性平面问题是简单且行之有效的.     

一种算子自定义小波薄板单元及应用

提出了基于提升方案的自适应算子自定义小波有限元法,构造了一种新的算子自定义小波薄板单元。建立二维Hermite型有限元多分辨空间和两尺度关系,并由广义变分原理推导薄板结构关于尺度函数和小波函数的内积关系式,即算子。为满足算子正交性,提出基于提升方案的算子自定义小波单元的构造方法,其优点在于可根据问题的需要来设计具有期望特性的小波基。提出基于两尺度误差的自适应算子自定义小波有限元方法,通过向大于误差阈值的局域添加算子自定义小波,实现薄板结构问题的高效求解。算子自定义小波有限元法节省了重新划分网格或提高插值函数的阶次所带来的大量有限元前处理时间,并且实现薄板问题的高效解耦运算。     

平面问题中混合元的权残混合法

本文讨论了权残混合法,利用平衡方程和边界条件所产生的残数,构成平方误差泛函,求其离散方程,並以平面问题为例,采取位移和应力的二次插值,试算了例题,得到了满意的结果,方法简单,编程也颇容易,本方法也可用于其它力学问题。     

拉压不同弹性模量薄板上圆孔的应力分析

采用弹性理论研究了拉压不同弹性模量薄板上圆孔的孔边应力集中问题．采用广义虎克定律推导出了拉压不同弹性模量薄板上圆孔边的应力平衡方程,并联合利用应力函数及边界条件得到了拉压不同弹性模量薄板上圆孔边的应力表达式．算例分析表明,当薄板材料的拉压弹性模量相差较大时,采用经典弹性理论研究薄板上圆孔的孔边应力是不合适的,当经典弹性理论与拉压不同弹性模量弹性理论的计算结果间的差别超过工程允许误差5%时,应该采用拉压不同弹性模量弹性理论进行计算．     

磁——惯性导航系统的实用条件和可行对策

本文介绍了捷联式磁强计与惯性元件构成磁——惯性导航系统的方案;指出了国内外研制的新产品不能正式使用的三个问题:磁强计使用误差、环境磁场数据库不完善不准确和磁异常区工作性能失准;分析了其根本原因在于磁强计制造误差、安装误差和载体磁场干扰误差;提出了采用自动校正的12常数修正数学模型进行全误差(包括高阶罗差)修正,将应用磁场数据计算的方位姿态精度提高到0.1°以内,实现加权余度计算,消除应用惯性数据计算的方位姿态的累积漂移误差的方法,并在此精化方法基础上自动判别实时位置的数据库数据准确性,当证明其数据不完善不准确时自动切入纯惯性工作状态和计算充实修正数据库。上述方案不仅可用于解决磁——惯性导航系统正式使用问题,而且可降低磁强计和惯性元件的精度要求,并获得较高的方位姿态和导航定位精度。     

加权残数法用于侧向力作用下开有n排孔列的剪力墙的近似解

本文推导了侧向力作用下开有n排孔列的剪力墙的微分方程,选择了连梁剪应力r(x)的试函数,用加权残数法确定试函数中的待定常数,获得了描述真实的r(x)曲线的近似解析解.对剪力墙计算结果表明,加权残数法所得的结果与有限元法比较十分接近,但是加权残数法具有未知量少、误差估计方便,工作量减省、可得解析表达式等优点.     

基于高阶补偿模型的新圆锥算法

分析表明传统圆锥算法的误差由常值漂移误差和截断误差组成。通常截断误差大于漂移误差,是误差的主项应优先补偿。而传统圆锥算法一般通过增加单次更新周期内的子样数来提高算法精度,但子样数的增加只能减少漂移误差,对截断误差并没有改善作用。从Bortz的旋转矢量微分方程出发,在不增加采样数的前提下,通过高阶误差补偿模型,对圆锥运动产生的截断误差进行了有效的补偿,提高了算法精度。从理论上比较了该算法和传统3子样圆锥算法、4子样圆锥算法的误差,证明算法精度一般优于传统3子样圆锥算法和4子样圆锥算法。通过仿真证明了上述结论的正确性。虽然新算法增加了一定的计算量,但随着导航计算机性能的不断提高,实测的结果表明仍能满足实时性的要求。     

弹性力学位移构造解待定参数的优化算法研究

从弹性力学平面问题位移解析构造通解的基本原理出发,针对含未知参量的位移函数确定问题,分析了应力边界、位移边界、混合边界的离散节点需要满足的函数关系,构建了以位移解析构造解中未知参量为设计变量,以边界离散节点满足的代数关系为目标函数的优化问题,提出了获得任意边界平面问题的位移构造解中未知参量的优化求解算法,编制了任意节点边界条件的未知参量通用求解程序,给定误差计算的判定方法。求解了平面应力问题的具体实例,通过本文算法与有限元计算结果的误差对比,表明所研究算法的正确性,为任意边界的复杂工程问题求解提供依据。     

连续矩形簿板弯曲和稳定的新法则

本文推广文献[1、2]结果,对变刚度连续矩形薄板弯曲和稳定计算提出了一个新法则,算例表明此法简明有效。     

静电陀螺仪转子的超精密圆度测量

本文在比较了误差分离的几种方法之后,着重讨论了多步法的方法误差和系统误差。按此法建立了计算机辅助毫微米圆度测量系统,将圆度仪的测量精度(2σ)从原来的0.025微米提高到0.002微米,足以满足精密工程、惯性技术和宇航科学等领域对超精圆球的计量要求。     

用加权残数法计算受均布边缘径向压力变厚度圆薄板的轴对称屈曲

本文以幂函数作试函数,用加权残数法求受均布径向压力的变厚度圆薄板的最小临界压力。边界为弹性支承。轴对称圆薄板的厚度按指数函数或多项式函数变化考虑。在所有的算例中,都得到了满意收敛的结果。     

用杂交边界点法分析简支薄板的热弯曲问题

该文利用杂交边界点法对简支薄板的热弹性弯曲进行了分析计算.采用薄板的热弹性理论,通过薄板的修正变分原理建立了各向同性薄板的边界局部积分方程,域内变量使用基本解插值,而边界上的变量则用移动最小二乘法近似.计算时仅需边界上离散点的信息,无论变量近似还是数值积分都不需要网格,因此该方法是一种纯边界类型无网格方法.数值算例表明,杂交边界点法在分析薄板的热弯曲问题时具有效率高、精度高和收敛性好等优点.     

混合边界约束多层矩形薄板的自由振动解析解研究

构造带有补充项的双重正弦傅里叶级数作为振型函数通解,来研究混合边界约束多层矩形薄板的自由振动特性。考虑振型函数中待定常数的物理意义,再结合多层矩形薄板的边界条件,简化得到了具体混合边界约束多层矩形薄板的振型函数。结合控制方程、未用的边界条件和协调条件,建立了求解频率的解析方程组,将其转化为广义特征值问题求其量纲为一的频率。选取参数计算并与文献结果进行了对比,二者吻合良好,证明了本文所采用方法以及提出通解的正确性。该通解不但可以满足多层矩形薄板的任意边界约束条件,而且其中的各个待定常数具有明确的物理意义,同时该通解也能用于研究多层矩形薄板的弯曲和稳定问题,从而使得多层矩形薄板问题的求解简单化、统一化、规律化。