子空间迭代法

摘要： 为了快速准确得分析声子晶体的能带结构,该文基于工程与科学计算仿真平台SiPESC,开发了一类高效三维声子晶体能带结构分析软件。软件针对能带结构分析过程中计算量庞大的Hermitian矩阵的广义特征值求解问题和边界约束节点匹配问题,提出了相关软件设计方案。针对Hermitian矩阵的广义特征值求解,在实对称矩阵子空间迭代法的基础上,发展了Hermitian矩阵子空间迭代法。针对边界约束节点匹配问题,该文将三维周期性条件划分为点、边、面约束分别处理。针对面约束,该文使用定位格匹配策略将单层的点-点匹配更改为2层的点-定位格-点加速匹配。开展了与多物理场分析软件COMSOL进行数值算例对比。使用三维局域共振声子晶体算例验证了软件在满足数值精度的前提下计算效率高于对比软件。通过大规模模型算例验证了软件具有高效的大规模计算能力。

摘要： 斜拉桥模式在沉寂一段时间之后以其独特的优势进入了人们的视野.由于地震波对斜拉桥的影响较大,因此,大跨度斜拉桥对抗震能力有比较高的要求.论文以有限元建模的方法对某工程项目中的斜拉桥实体进行建模,并采用子空间迭代法进行了桥体关键部位抗震能力分析,以期为工程应用提供理论指导.

摘要： 以重庆市鹅公岩大桥为工程案例,对大跨径自锚式悬索桥的动力特性进行研究.基于MIDAS/CIVIL软件建立全桥有限元模型,采用非线性有限元与子空间迭代相结合的方法,具体分析矢跨比、边中跨比、构件刚度以及服役期荷载集度、温差等参数对600 m跨径的自锚式悬索桥动力特性的影响规律.研究结果表明:成桥状态下,结构基频为0.103 1 Hz,加劲梁纵飘振型起主导作用;矢跨比的改变使多阶模态的频率受到影响,其中,加劲梁振动受到的影响最为显著;边中跨比主要影响结构的竖向振动,减小边中跨比有利于提高结构的整体刚度;主缆抗拉刚度对频率的影响较小,反之,主梁抗弯刚度对结构的竖向及横向频率的影响较为显著;桥梁服役期间,模态频率受恒载集度、温差因素的影响不可忽略.

摘要： To investigate the dynamic characteristics of long-span road-rail suspension bridges,a full-bridge discrete unit finite element model is established by Midas/Civil based on the 3rd Maling River Bridge in Guizhou.Modal analysis is conducted with subspace iteration method to obtain the natural frequencies and the mode shape of the bridge.Then the control variable method is employed to analyze the effects of seven key structural parameters,including pylon stiffness,cable stiffness,girder stiffness,boom stiffness,dead load,central buckle and wind-resistance bearing.The results indicate that the fundamental frequency of the bridge is 0.172 316 Hz and the corresponding vibration mode is the first symmetric lateral bending mode of the main girder.The fundamental frequency of the road-rail suspension bridge is higher than that of the normal highway suspension bridge,and the integral stiffness is also high.The increase of the pylon stiffness can increase the lateral vibration frequency of pylon.With the increase of the cable stiffness,the first vertical vibration and torsion frequencies of the main girder increase significantly.The increase of boom stiffness improved the lengthways flutter frequency to some degrees.With the increase of girder stiffness,the lateral bending and torsion frequencies of the main girder are increased significantly and the performances of structural lateral stiffness and flutter are improved.However,the increase of dead load intensity can decrease the lateral vibration,the vertical vibration and the torsion frequencies of the main girder by different degrees,while,the central buckle and the wind-resistance bearing can improve the integral structure stiffness effectively.%为了深入研究大跨度公轨两用悬索桥的动力特性,以贵州省在建的马岭河三号特大桥为研究对象,基于Midas/Civil建立全桥三维离散单元有限元模型,采用子空间迭代法进行模态分析,得到该桥的自振频率和振型,并采用控制变量法,分析主塔刚度、主缆刚度、加劲梁刚度、吊杆刚度、恒载集度、中央扣和横向抗风支座等六类结构关键参数对其动力特性的影响.研究结果表明:该桥基频为0.172 Hz,对应振型为主梁1阶正对称侧弯,该桥自振频率较同等跨径的普通公路悬索桥高,结构整体刚度较大;增大主塔刚度,主塔侧向振动频率提高;增大主缆刚度,主梁1阶竖向振动和扭转频率提高;增大吊杆刚度,纵飘频率有一定程度提高;增大加劲梁刚度,主梁侧弯和主梁扭转振型频率的提高显著,有助于提高结构的横向刚度和改善结构的颤振性能;而增大恒载集度,以主梁振动为主的侧弯、竖弯、扭转振型的自振频率均有不同程度的降低;中央扣和抗风支座能有效提高结构的整体刚度.

摘要： Concrete folded-plate type quasi shallow shell is made up of multi ribbed plate sinks intersection. In this paper,finite element model that applied space beam element and shell element in four point boundary condi-tions was established,and it adopted the subspace iteration method for solving the type of structural vibration and the corresponding natural frequency. Based on the analysis of self-vibration characteristics,this paper discussed the influence of the rise to span ratio, grid frequency, ridge line stiffness, dense rib stiffness of beam and side beam stiffness factor to the structure self-vibration frequency.The analytical results indicate that the distribution of the structural spectrum characterized intensive and jump,and low-order vibration type taken the ridge section as line edge vibration.Truss plane stiffness has great influence on the vibration mode,and the span ratio has little effect on the change of the fundamental frequency.Large span ratio would weaken the outer plane stiffness of edge plane truss.An advise was proposed by this paper that the structural span ratio was not less than 1/6.Influence of grid frequency on fundamental frequency was not significant.The structure of multi ribbed plate according to the ordinary flat floor grid structure;The fundamental frequency of the structure increases linearly with the increase of the ridge stiffness,The proposed ridge section height is determined by the 1/50 ~ 1/30 of the roof span. To im-prove the multi ribbed beam stiffness, it is beneficial to increase the overall stiffness of the roof. The proposed section height of the dense rib beam is determined by the 1/60 ~ 1/35 of the roof span;while the height of the beam section height is determined according to the ridge,but some attention should be paid to the edge of truss plane stiffness influence on the dynamic characteristics of structures.%混凝土折板式拟扁网壳由密肋平板汇交组成,本文在四点支承条件下对其应用空间梁单元和板壳单元建立有限元模型,采用子空间迭代法求解结构振型及对应自振频率,在自振特性分析基础上,讨论了矢跨比、网格划分频数、脊线刚度、密肋梁刚度及边梁刚度等因素对结构自振频率的影响.算例分析表明:结构频谱分布具有密集性及跳跃性特点,低阶振型以脊线为振动节线,边缘桁架的面外刚度对振型影响较大;矢跨比的改变对基频的影响较小,过大的矢跨比将削弱边缘桁架的面外刚度,建议结构矢跨比不低于1/6;网格划分频数对基频的影响不显著,结构的密肋板可按普通平板楼盖划分网格;结构基频随脊线刚度的增加近似呈线性增加,建议脊线截面高度取屋盖跨度的1/50~1/30;提高密肋梁刚度有利于增加屋盖整体刚度,建议密肋梁截面高度取屋盖跨度的1/60~1/35;边梁截面高度可按脊线截面高度确定,但应注意边缘桁架面外刚度对结构动力特性的影响.

摘要： 为研究超宽混凝土加劲梁自锚式悬索桥动力特性对周边环境的敏感性，采用非线性有限元与子空间迭代相结合的方法，分析恒载集度、环境温度及支座沉降等作用对该类桥梁动力特性的影响．结果表明，成桥状态下结构基频为0．674 Hz，竖向振型起主导作用，但由于加劲梁纵向约束较大，纵飘振型出现较晚；而超宽截面影响结构扭转刚度，扭转振型出现较早，且前若干阶振型出现振型耦合，分析中应考虑加劲梁超宽对自身受力行为的影响．结构自振频率对恒载集度的变化较为敏感，对支座沉降的敏感度则较低；加劲梁竖弯频率对温度变化较为敏感，横向振动相关频率对温度变化敏感度较低．建议在对结构进行动力特性现场试验时，应充分考虑结构恒载集度和环境温度对测试结果的影响．%To study the sensitivity of the dynamic characteristic of self-anchored suspension bridges with super-wide concrete girders to around circumstances, the influences of the dead load intensity, the environmental temperature, and the support subsidence on the dynamic characteristic were ana-lyzed by using the method combining nonlinear finite element and subspace iteration.The results show that the first-order frequency is 0.674 Hz in the finished state and the vertical vibration mode plays a leading role, but the longitudinal floating mode appears late because of the large constraints to girders in the direction.Due to the influence of the super-wide section on the torsion rigid which should be taken into account in the following analysis, the torsion mode emerges early with mode cou-pling.All structural frequencies are sensitive to the dead load intensity but not to the support subsid-ence.The frequencies of the vertical bending of the girder are sensitive to the temperature, but those related to transverse vibration are not.It is suggested that the effects of the dead load intensity and the environmental temperature should be considered in field tests of dynamic characteristics.

摘要： 结构动力特性是结构承受动力荷载设计中的重要参数，同时又是衡量结构质量和刚度是否匹配的重要指标。通过对结构的结构动力特性分析，可以明确结构的刚度分配情况，从而得知结构各部分刚度的强弱。子空间迭代法对求解自由度数较大系统的较低的前若干阶固有频率及主振型非常有效。本文基于动力特性分析中常用的子空间迭代法，对结构动力特性进行分析，并将分析结果与实验数据进行对比，推测出结构的健康程度。验证子空间迭代法在工程上的实用性。

摘要： For the vibration problems of the outlet tower of the large⁃scale high lift pumping station in the operation process, the outlet tower of the 6th pumping station of the phaseⅡ main line of Jingtaichuan electrical irrigation district in Gansu Province was taken as a typical case study and its three dimensional finite element numerical simulation model was established using the software ANSYS. In its normal operating state, the subspace iteration method was used to identify its modal parameters based on natural excitation and obtain its first 6⁃order vibration modes, analyzing the vibration modal of the outlet tower. The analysis results show that the base frequency of the outlet tower is 9. 91 Hz during the normal operation, and the main vibration direction is perpendicular to the normal direction of the pressure pipelines;and the vibration mode of the outlet tower is fundamentally in accordance with the roles of transverse⁃vertical⁃torsion, and mainly at the central hollow column. The numerical analysis results are in good agreement with the DASP⁃testing results, indicating that the simulation results of the subspace iteration method are valid and reliable. The research results can provide a theoretical basis for the renewal design of the outlet tower of the large⁃scale high lift pumping station, meanwhile give some technical references for the modal parameters’ identification of the hydraulic structures in the irrigation district.%针对大型高扬程泵站出水塔结构在运行过程中存在的振动问题，以甘肃省景泰川电力提灌二期总干六泵站出水塔结构为例，构建ANSYS环境下的泵站出水塔三维有限元仿真模型，在正常工作状态下采用子空间迭代法进行基于环境激励的模态参数辨识，并获取其模态振型，分析了泵站出水塔结构的振动特性。结果表明：该出水塔结构在运行期的基频为9．91 Hz，主振方向为垂直压力管道法线方向；结构的模态振型基本按照横向－竖向－扭转的规律进行，且主要发生在结构中部镂空立柱部位。数值分析结果与现场DASP测试结果基本相符，表明有限元子空间迭代法模拟分析结果有效可靠，实现方便。研究成果能为大型高扬程泵站出水塔的更新改造设计提供理论依据，同时能为灌区水工结构的模态参数辨识提供技术参考。

摘要： 根据厚板理论的基本解析解并采用四边形面积坐标，构造一个厚薄通用的板单元AATF-PQ4a。建立了基于面积坐标的单元刚度矩阵和采用不考虑转动惯量的集中质量矩阵，并采用子空间迭代法计算了板的固有频率，分析这个板单元的动力特性。数值算例表明：AATF-PQ4a单元计算结果和理论解及有限元软件ABAQUS的结果比较吻合，说明在动力学范围内AATF-PQ4a单元能做到厚薄通用，满足工程需要。

摘要： A 3D finite element(FE) model for the Sutong cable-stayed bridge(SCB) is established based on ANSYS. The dynamic characteristics of the bridge are analyzed using a subspace iteration method. Based on recorded wind data, the measured spectra expression is presented using the nonlinear least-squares regression method. Turbulent winds at the bridge site are simulated based on the spectral representation method and the FFT technique. The influence of some key structural parameters and measures on the dynamic characteristics of the bridge are investigated. These parameters include dead load intensity, as well as vertical, lateral and torsional stiffness of the steel box girder. In addition, the influence of elastic stiffness of the connection device employed between the towers and the girder on the vibration mode of the steel box girder is investigated. The analysis shows that all of the vertical, lateral and torsional buffeting displacement responses reduce gradually as the dead load intensity increases. The dynamic characteristics and the structural buffeting displacement response of the SCB are only slightly affected by the vertical and torsional stiffness of the steel box girder, and the lateral and torsional buffeting displacement responses reduce gradually as the lateral stiffness increases. These results provide a reference for dynamic analysis and design of super-long-span cable-stayed bridges.

摘要： 本文以高效的细胞稀疏存贮快速解法为核心步骤,实现了高效的矩阵特征值解法,并在模态误差的意义下重新检验了三种结构动力学中常用的大型矩阵特征模态算法——子空间迭代法、迭代Ritz向量法和迭代Lanczos法的计算效率.

摘要： 环向折线形单层铰接球面网壳结构兼有单、双层网壳的力学特性,是一种新型的空间桁架体系.本文采用子空间迭代法分析了结构自振特性,比较了各参数对结构自振特性的影响;采用时程分析法和振型分解反应谱法分别计算了该网壳在地震荷载作用下的动力响应.研究结果表明:环向折线形单层球面网壳结构的自振频率较为密集,大部分振型成对出现其振型可以分为环向挤压振型和竖向振型两大类;抗震分析时应考虑三向地震荷载工况,时程分析法和振型分解反应谱法所得的杆件最大动内力系数基本一致,结果表明这种空间结构具有良好的抗震性能.

摘要： 多维递归方程组在并行求解时存在串并行不一致问题,本文提供了三种Krylov子空间迭代求解方法——PCG/ATCG和GMRES来解决这一问题,并采用典型算例对这三种Krylov子空间迭代方法进行了正确性验证和加速比测试.试验表明这三种Krylov子空间迭代法在并行规模较大的情况下,能够正确求解多维递归方程组,并且加速特性良好.

摘要： 本文以忠县长江大桥工程为背景,建立全漂浮体系斜拉桥的空间有限元分析模型,用子空间迭代法对该桥施工状态和成桥状态进行动力特性分析,且利用经验公式分析此桥的抗风稳定性,为大跨径斜拉桥抗风设计提供依据。

摘要： 本文以青岛大剧院屋盖钢结构为研究对象,利用ANSYS有限元分析程序中的模态分析,采用子空间迭代法对该大跨空间钢桁架屋盖结构进行了计算,获得了该结构体系的动力特性.采用过振型分解反应谱法对结构进行了抗震分析,给出了结构的地震内力系数的分布规律,为结构设计提供了详细的数据,为此类大空间结构提供了有价值的参考资料.

摘要： 本文以高效的细胞稀疏直接快速解法为核心步骤,实现了快速的固有振动广义特征值问题解法, 并在相同的允许模态误差的意义下检验了三种结构动力学中常用的大型矩阵特征模态算法--子空间迭代法、迭代Ritz向量法和迭代Lanczos法的计算效率.迭代Ritz向量法平均而言最快,子空间迭代法最慢,三种解法效率相差不是太大.与ANSYS的子空间迭代和Lanczos法相比,本文的子空间迭代比ANSYS的效率高很多,Lanczos法和ANSYS的差不多 .大量较大规模的例题显示,本文对特征值算法的改进是十分有效的,算法的健壮性,通用性都达到了高水平.

摘要： 针对某固体发动机喷管结构，建立计算模型，用大型特征值问题求解的子空间迭代法，对某柔性喷管整体结构进行了自由振动和模态分析，获得了该喷管模型的多阶自振频率和模态。分析结果与实测值吻合较好。

摘要： 在文献［１］［２］所提出的迁移子空间迭代法的基础上，引入自动收集初始迭代向量、根据迭代过程中各阶特征值比确定可变子空间维数等技巧，进一步加快了迭代收敛速度，按此改进算法编制的程序模块已并入桥梁结构动力分析程序ＤＤＪＢ（ＤＬ）－Ｗ，算例表明本文方法具有较高的计算效率。

摘要： 本文利用通用有限元程序ANSYS对两种计算模式下的框架剪力墙结构的自振特性做了分析,并得出有益工程实践的建议.

摘要： 本文利用通用有限元程序ANSYS对两种计算模式下的框架剪力墙结构的自振特性做了分析,并得出有益工程实践的建议.

摘要： 本发明公开了一种基于标准椭球牛顿迭代法空间目标/诱饵测量数据产生方法，该方法属于空间目标数据处理技术领域。由于空间目标/诱饵的实测数据较少，许多算法的性能就需要利用仿真数据来验证。为了得到更可靠的仿真数据，本发明中的地球模型采用更准确的标准椭球模型，并结合目标空间动力学方程、诱饵释放工程背景等，首先根据空间目标飞行中段动力学模型获得地心惯性坐标系下目标位置和速度信息，然后获得诱饵在地心惯性坐标系下相对空间目标的位置和速度信息，最后由标准椭球模型下地心惯性坐标系和北东上坐标系的转换关系，获得北东上坐标系空间目标/诱饵数据，最后获得极坐标下空间目标/诱饵测量数据。

摘要： 本发明提供了一种确定索杆梁系空间结构放样态的形态分析逆迭代法，该方法采用考虑施工进程的非线性有限元逆迭代法，在假定近似放样态的基础上，通过生死单元法正向模拟施工进程影响，形态补偿法逆向修正放样态几何构形和预张力方案，通过正向-逆向的循环迭代，使近似放样态的正向张拉分析结果逐步收敛于预定的设计态，从而最终得到精确的放样态几何构形与预张力控制方案。

摘要： 本发明公开了一种基于混合多目标λ迭代法和牛顿法的电力系统调度方法，包括以下步骤：1)获得电力系统中每台发电机组的相关数据；2)建立电力系统环境经济调度问题的数学优化模型；3)基于多目标库恩塔克最优条件，采用多目标λ迭代法求解不考虑输电线路损耗的EED问题，得到帕雷托最优解；4)将每一个帕雷托最优解作为初始解，采用牛顿法求解考虑输电线路损耗的EED问题，得到最优解集；5)采用多目标决策方法在最优解集中确定最终解；6)将最终解作为指令通过自动发电控制装置发送给相关发电厂或机组，通过自动控制调节装置实现对机组发电功率的控制。本发明方法计算量小，计算时间短，收敛精度高，极大地提高了电力系统发电的经济性和效率。

摘要： 本发明公开了一种基于标准椭球牛顿迭代法空间目标/诱饵测量数据产生方法，该方法属于空间目标数据处理技术领域。由于空间目标/诱饵的实测数据较少，许多算法的性能就需要利用仿真数据来验证。为了得到更可靠的仿真数据，本发明中的地球模型采用更准确的标准椭球模型，并结合目标空间动力学方程、诱饵释放工程背景等，首先根据空间目标飞行中段动力学模型获得地心惯性坐标系下目标位置和速度信息，然后获得诱饵在地心惯性坐标系下相对空间目标的位置和速度信息，最后由标准椭球模型下地心惯性坐标系和北东上坐标系的转换关系，获得北东上坐标系空间目标/诱饵数据，最后获得极坐标下空间目标/诱饵测量数据。

摘要： 本发明提供了一种确定索杆梁系空间结构放样态的形态分析逆迭代法，该方法采用考虑施工进程的非线性有限元逆迭代法，在假定近似放样态的基础上，通过生死单元法正向模拟施工进程影响，形态补偿法逆向修正放样态几何构形和预张力方案，通过正向-逆向的循环迭代，使近似放样态的正向张拉分析结果逐步收敛于预定的设计态，从而最终得到精确的放样态几何构形与预张力控制方案。

摘要： 本发明公开了一种基于混合多目标λ迭代法和牛顿法的电力系统调度方法，包括以下步骤：1)获得电力系统中每台发电机组的相关数据；2)建立电力系统环境经济调度问题的数学优化模型；3)基于多目标库恩塔克最优条件，采用多目标λ迭代法求解不考虑输电线路损耗的EED问题，得到帕雷托最优解；4)将每一个帕雷托最优解作为初始解，采用牛顿法求解考虑输电线路损耗的EED问题，得到最优解集；5)采用多目标决策方法在最优解集中确定最终解；6)将最终解作为指令通过自动发电控制装置发送给相关发电厂或机组，通过自动控制调节装置实现对机组发电功率的控制。本发明方法计算量小，计算时间短，收敛精度高，极大地提高了电力系统发电的经济性和效率。

摘要： 本发明公开了一种基于迭代法的配电网运行方式优化系统和方法，其中，所述方法包括：获取当前配电网运行方式的基础数据；根据目标函数，计算在各种线路开口点设置情形下配电网运行方式的函数值，所述各种线路开口点设置包括当前运行状态下配电网线路开口点实际设置和配电网线路开口点不同改变设置；将线路开口点实际设置情形下的函数值作为运行评价值，将线路开口点不同改变设置情形下的函数值中的最优解作为运行最优值，将所述运行评价值与所述运行最优值进行比对，如果运行最优值优于运行评价值，则调整，否则不作改变。本发明通过优化线路分段开关配置，达到配电网运行方式的优化，可降低配电网网络损耗、降低配电网运行风险、提高供电可靠性。

摘要： 本发明属于疏浚工程技术领域，提出了一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，包括以下步骤：步骤1，安装角度传感器、抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器、变排量泵和运算计算机；步骤2，基于抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器和臂架角度传感器，计算当前时刻抓斗升降滑轮高度、开闭滑轮高度和斗齿高度；步骤3，基于牛顿迭代法，求解抓斗平挖运动控制方程，计算t+1时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置；步骤4，基于下一时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置，计算升降绞车和开闭绞车转速；根据升降绞车和开闭绞车转速控制泵排量，驱动相应绞车达到目标转速。本发明提高了抓斗挖掘精度，节省了疏浚工作的工程量。

摘要： 本发明属于无线通信技术领域，公开了一种时变信道下基于牛顿(Newton)迭代法的MIMO检测算法的改进方法。大规模MIMO作为5G的关键技术之一，相较于传统的单天线系统具有高信息传输速率、高可靠性、高频谱利用率的优势，是5G系统中最具发展潜力的技术之一。在大规模MIMO系统中，信号检测是决定系统可靠性的关键技术，也是难点之一，传统的MIMO检测算法普遍存在计算复杂度高、收敛速度慢的弊端。本发明在传统牛顿迭代算法的基础上，考虑到信道的时变特性，提出一种矩阵逆跟踪检测方法。本发明通过利用信道在时域上的相关特性，对MMSE滤波矩阵进行跟踪，在每个采样点仅进行一次牛顿迭代运算，如此，既可以提高算法收敛速度，又可以降低计算复杂度。

摘要： 本发明公开了基于牛顿迭代法的香蕉采摘机器人逆运动学计算方法，包括以下步骤：根据采摘机器人的机械结构建立采摘执行器中香蕉果柄夹持件的位置和姿态与各自由度的正运动学模型；基于牛顿迭代算法根据香蕉果柄夹持件的目标位置和姿态求得满足设定精度的逆运动学解。本发明根据采摘机器人的正运动学模型和几何关系求得底座转角θ、末端转角的逆运动学解析解，再由采摘机器人的正运动学模型构造水平位移x和垂直位移z满足的方程组，并求出其雅可比矩阵的逆矩阵，然后采用牛顿迭代算法根据果柄夹持机构的目标位置和姿态求得满足设定精度的水平位移x和垂直位移z的逆运动学解，精度高、实时性较好。