一个处理临界后响应的有效算法

非线性有限元法将非线性连续介质力学的近代理论与数值分析的计算机技术有机的结合起来,一个合理有效的算法是求解的关键。“弧长法”是在载荷-位移空间中的迭代技术,能有效地处理临界后响应的数值,显示出分叉点和极限点多种临界值后结构平衡路径特性。本文重点介绍弧长法的发展和现状,并对弧长法的理论作了一般性表述。     

Nomex蜂窝芯静态压缩屈曲与后屈曲分析

基于自动铺丝工艺,为获得良好的蜂窝夹层结构自动铺放成型质量,建立了Nomex蜂窝芯在压辊压力下的屈曲、后屈曲和破坏整个失效过程的数值分析方法。采用线性屈曲分析法(特征值分析法)对蜂窝单元进行屈曲分析,得到一阶屈曲模态、屈曲特征值及屈曲载荷;引入初始结构几何缺陷,采用非线性屈曲分析法(弧长法)对Nomex蜂窝单元后屈曲行为进行分析,输出参考点RP-1的载荷-位移曲线,得到弧长法计算的屈曲载荷以及极限载荷值。通过对比试验结果与两种屈曲分析法得到:对于分析临界屈曲载荷,特征值法较弧长法更精确;而弧长法可以更好模拟结构的后屈曲行为,计算结果与试验数据基本吻合,为Nomex蜂窝夹心结构自动铺放成型过程中铺放压力的选取提供参考。     

复合材料加筋壁板压缩屈曲与后屈曲分析

为了建立复合材料加筋壁板承受压缩载荷下屈曲、后屈曲和破坏整个失效过程的数值分析方法,对复合材料加筋壁板进行了压缩稳定性试验和有限元分析研究。采用特征值分析法对加筋壁板进行了屈曲分析,得到加筋壁板的屈曲模态、屈曲特征值及屈曲载荷;根据加载端的载荷-位移曲线采用弧长法(Riks),得到了弧长法的屈曲载荷及后屈曲承载路径;引入失效准则,得到后屈曲直至破坏的承载能力。对比两种有限元分析法与试验结果可以得到:加筋壁板的后屈曲承载能力很大,特征值法分析屈曲载荷较弧长法更精确,而弧长法可以更好模拟后屈曲行为,建立的分析法与试验结果吻合较好。     

盘绕式伸展机构非线性屈曲模式的试验研究与数值仿真

针对盘绕式伸展机构在轨工作的特点,对其在不同钢丝绳预紧力和机构高度下的非线性屈曲模式和屈曲载荷开展了相关的试验研究。根据其几何非线性特点,采用弧长法对试验状态下结构的非线性屈曲模式进行了仿真分析。研究结果表明：(1)数值仿真计算得到的屈曲模式和屈曲载荷与试验结果一致;(2)伸展机构的屈曲模式与钢丝绳预紧力和机构高度密切相关,处于张紧状态的钢丝绳可显著提高伸展机构的轴压、弯曲承载能力。分析结果也为其他同类机构的设计和试验提供了参考依据。     

新型空间可展单簧片结构屈曲分析

簧片结构作为新型空间可展铰链的核心部件,其典型的失效形式就是屈曲以及屈曲引起的各种损伤破坏。本文以新型空间可展单簧片结构为研究对象,基于ABAQUS软件分析平台,引入改进的弧长法进行非线性有限元分析,研究了簧片两端分别受纯弯曲和轴向压缩载荷作用下的屈曲行为。研究中考虑了初始几何缺陷和载荷偏心对结构稳定性及承载能力的影响。结果表明,引入初始几何缺陷后结构临界屈曲载荷明显下降,缺陷因子越大,计算得到的临界屈曲载荷越小,后屈曲承载能力越小。此外,载荷正向偏心时,随偏心量增加,临界屈曲载荷先增大而后递减;载荷负向偏心时,偏心量越大,临界屈曲载荷越小。该研究对于提高新型空间可展结构的稳定性具有一定的参考价值。     

搭接连接系统的非线性振动分析

针对航空航天结构中典型的搭接连接系统,基于改进的Iwan迟滞非线性模型研究系统的非线性振动特性。采用谐波平衡法对系统稳态阶段响应求解,获得了系统的一阶谐波和三阶谐波近似解,并和数值积分解进行对比。分别研究了系统在谐波激励下的稳态解和瞬态解。结果表明,谐波平衡法获得的近似解与数值解吻合较好;谐波激励下系统的稳态响应具有软化非线性但不生跳跃的特点;瞬态响应中,等效系统固有频率随幅值降低而降低,响应信号中包含偶数倍高阶谐波分量。     

飞机风挡结构抗鸟撞动响应数值模拟

建立了包括玻璃骨架、弧框和垫片在内的飞机风挡结构抗鸟撞动响应分析三维有限元模型,建立了风挡材料的破坏准则,利用非线性有限元分析程序LS-DYNA模拟了风挡结构的抗鸟撞动响应过程,结果表明玻璃骨架和弧框对鸟撞后其结构特征参数的影响较大。利用区间逐次分半法,确定了风挡结构的安全临界速度和弧框开始屈服的临界速度,模拟结果为该风挡的改进和鸟撞试验提供了依据。     

简化的混合估计算法及其在GPS／SINS深组合中的应用

为解决GPS/SINS深组合导航系统滤波的非线性和噪声的不确定性的问题,针对深组合模型特点,设计了一种简化的基于U滤波的多模型混合估计滤波器。根据系统模型中状态方程是线性方程、观测方程是非线性方程的特点,提出了一种简化的U滤波算法(Ultra tight coupling unscented Kalman filter,UTCUKF),然后针对噪声变化建立了非线性模型,多模型混合估计滤波器的输出为各滤波器的概率加权融合,因此模型概率是根据噪声变化而调整的,从而也使系统输出对噪声变化具有一定自适应能力。最后进行了仿真,并与基于普通U滤波的多模型混合估计算法进行了比较。结果表明,本文算法的解算时间短,模型切换速度更快,而估计的精确度与同条件下的基于普通U滤波的多模型混合估计算法相当,更符合深组合系统高动态的要求。     

Banach空间中的非线性补问题

本文研究Banach空间中非线性补问题解的存在性和唯一性，得到了自反的Banach空间中凸锥上一类严格单调映射的补问题解的存在性和唯一性结果以及自反的Banach空间中局部弱紧闭凸锥上两个非线性算子之差的补问题解的存在性结果。     

一种新的求解非线性方程组的混合遗传算法

为了解决实际工程中经常遇到的求解非线性方程组的问题,作者提出了求解非线性方程组的一种新的思维,即首先将非线性方程组的数值求解问题转化为最优化问题,然后利用浮点遗传算法全局群体搜索能力及起始搜索速度快的特点,快速得到接近精确解的较优解,之后将其作为拟牛顿法迭代的初始值,利用其局部寻优能力非常强的特点,快速迭代至精确解。该混合遗传算法充分利用了浮点遗传算法与拟牛顿法的各自优点。     

含约束映射的强有效问题解集的连通性

集值映射理论及集合拓扑理论在集值优化问题的稳定性研究中起着重要作用。文章在局部凸空间中利用这些理论研究了含约束映射集值优化问题强有效解集的连通性。首先给出了一个强有效解的基泛函标量化的结论,探讨了弧连通映射的一些性质,然后在可行域为弧连通的情况下给出了一个含约束映射有效点集连通性的引理,最后利用该引理研究了在可行域为弧连通的情况下含约束映射有效解集的连通性,得到一个含约束映射有效解集的连通性定理。由于凸集一定是弧连通的,反之则不然,故该研究拓宽了可行域的限制。     

输入饱和无人机的鲁棒组合非线性反馈控制

实际场景中,控制器输入饱和和外部干扰是对无人机控制系统产生不利影响的2个主要因素。对此,本研究针对CE150无人机模型,先采用H∞理论设计线性控制器,并在此基础上引入能提高系统瞬态性能的非线性项构成组合非线性反馈控制技术(CNF)来改善输入饱和的问题。同时,设计观测器对未知干扰进行在线估值,并在原有的组合非线性反馈控制器中加入干扰补偿项以提高系统鲁棒性。仿真结果表明,与传统的线性控制器相比组合非线性反馈控制器能显著改善输入饱和的不利影响,而引入补偿项的CNF控制器在保留原始CNF控制器优点的同时能有效抑制外部干扰,实现了无人机对给定信号的准确跟踪。     

R^N中有界域上的一类抛物方程非负径向解的爆破问题

本文考虑了一类带有非线性梯度项的抛物方程非负径向解的爆破问题,证明了对于大初值,问题的非负径向解或者无界且不发生爆破,或者爆破发生.     

非线性规划中的幂指函数法

本文给出一种自适应近似函数－幂指函数^-f（x）在非线性规划中的收敛算法。它采用minx∈Ef（x）的最优解序列{^-x}去逼近原问题minx∈Ef（x）的最优解x^*。与传统优化算法相比：一、该算法最优解{^-x}可以通过^fx（x）＝0直接解析得出;二、该算法不要求序列{f(x^k)}具有单调减特性,却能够保证算法的收敛性;三、该算法的计算量对变量的维数不敏感,从而具有广泛的应用前景。四、从方法论上,它是采用“特殊非线性”来研究“一般非线性”的一种新方法。     

对称分段线性系统主共振的分叉

由ＫＢＭ法推出的分段线性系统主共振的一次近似解，导出了分叉方程，然后应用奇异性理论对主共振的分叉类型进行了系统的分析，并用计算稳态周期运动的参数延续数值方法结果与其中感兴趣的部分进行了对比，发现基于弱非线性分析的主共振一次近似解在较强的非线性情况下仍具有一定的精度。     

柔性支撑上FGM矩形薄板热屈曲的封闭形式解

针对典型的热防护组合结构建立物理模型,基于经典薄板理论(CPT),选取中性面为分析平面,推导出柔性支撑上FGM矩形薄板热屈曲方程。利用分离变量法得到了柔性支撑上FGM矩形薄板热屈曲问题的封闭形式解,该方法不仅适用于对边简支情况也适用于四边固支情况。分别对均匀升温、线性升温和非线性升温三种温度场的临界屈曲热载荷进行了计算,与已有文献结果对比验证了本文方法以及结果的正确性,同时进行了数值分析并给出结论。     

关于一类非线性连续Leontief模型的条件投入产出方程的可解性结果

引入了一类非线性连续型Leontief模型及对应的条件投入产出方程．提出在正向或负向边界条件下的两个基本问题。通过应用非线性分析方法．得到了该方程的可解性结果与对应解的扰动性质，并通过注解说明了其经济意义。     

一类有正阻尼的强非线性振动问题的近似解

用线化法,权残法和插值摄动法相结合的方法求得了一类有正阻尼的强非线性振动问题的近似瞬态解,精度好。     

直升机旋翼气动弹性稳定性问题的数值分析

本文提出了求解非线性方程组的Broyden-Newton算法,它是Broyden秩1算法和Newton算法的组合。并将Broyden-Newton算法和组合QZ方法应用于解决直升机旋翼气动弹性稳定性问题。计算实践表明,它们是数值分析直升机旋翼气动弹性稳定性问题的有效方法。     

α-凸算子方程的解及其应用

本文讨论了Ｂａｎａｃｈ空间中α－凸算子方程的解的存在性，并给出了非线性积分方程中的应用。