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多孔结构多尺度随机振动分析的渐近均匀化-时域显式法 被引量:2
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作者 苏成 罗俊哲 许秩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-11,共11页
由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多... 由于具有高比强、高比刚度等优点,多孔结构在土木工程、机械工程和航天航空工程等领域得到了广泛应用.在随机动力荷载作用下多孔结构的随机响应分析是值得关注的研究方向之一.采用多尺度渐近均匀化法,推导了周期性多孔结构动力问题的多尺度控制微分方程,并建立了多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式.在此基础上,结合结构随机振动时域显式法,实现了非平稳随机激励下多孔结构动力响应统计矩的计算.所提出的渐近均匀化-时域显式法,一方面可以发挥多尺度动力分析渐近均匀化法的计算优势,高效建立多孔结构宏观和细观动力响应的时域显式表达式;另一方面也可以利用随机振动时域显式法的计算特点,快速精确地求解非平稳随机激励下多孔结构的随机振动问题.通过数值算例,验证了所提方法在多孔结构非平稳随机振动问题求解中的计算精度和计算效率. 展开更多
关键词 多尺度分析 随机振动 多孔结构 渐近均匀化 时域显式法
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非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法 被引量:14
2
作者 刘小璐 苏成 +1 位作者 李保木 梁雄 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期50-60,99,共12页
对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表... 对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。 展开更多
关键词 桥梁工程 随机地震响应 时域显式法 悬索桥 非一致地震激励
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非平稳随机响应灵敏度分析的时域显式法 被引量:8
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作者 陈太聪 苏成 +1 位作者 胡智强 马海涛 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期503-509,共7页
针对非平稳激励下的结构振动问题,研究动力响应方差灵敏度的高效时域求解算法。首先推导确定性动力响应灵敏度的时域显式表达,继而结合方差灵敏度的一般计算公式,得到非平稳随机响应方差灵敏度的时域显式计算列式。该列式同样适用于平... 针对非平稳激励下的结构振动问题,研究动力响应方差灵敏度的高效时域求解算法。首先推导确定性动力响应灵敏度的时域显式表达,继而结合方差灵敏度的一般计算公式,得到非平稳随机响应方差灵敏度的时域显式计算列式。该列式同样适用于平稳激励下结构瞬态响应方差灵敏度的求解。以框架结构和桁架结构分别受不同类型的非平稳激励为例,时域显示解法和其他方法的对比计算结果验证了时域显示解法的有效性。 展开更多
关键词 随机振动 非平稳 灵敏度 时域 显式法
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基于时域显式法的非平稳随机地震响应灵敏度分析 被引量:2
4
作者 李雪平 李栋泓 +1 位作者 苏成 魏鹏 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期110-116,124,共8页
分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震... 分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震主频范围内时,在同等精度条件下,基于精细积分的时域表达式效率更高;而在结构主频偏离地震荷载主频范围时,基于Newmark-β积分格式的时域表达式效率更高.该研究成果可以为在考虑非平稳随机振动的结构优化问题中的数值积分算法选择提供有效的参考和借鉴. 展开更多
关键词 灵敏度分析 时域显式法 非平稳随机动力响应
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列车荷载下冻土路基非平稳随机振动分析的时域显式法 被引量:1
5
作者 陈智锋 李颖雄 +1 位作者 赖远明 苏成 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第2期555-565,共11页
随着我国冻土地区铁路运营里程的不断提升,冻土路基在随机列车荷载作用下的动力响应分析成为了急需解决的工程问题。本文以青藏铁路某路基横断面为例,采用时域显式蒙特卡罗模拟法,计算其在随机列车荷载作用下响应的统计特征。首先,提出... 随着我国冻土地区铁路运营里程的不断提升,冻土路基在随机列车荷载作用下的动力响应分析成为了急需解决的工程问题。本文以青藏铁路某路基横断面为例,采用时域显式蒙特卡罗模拟法,计算其在随机列车荷载作用下响应的统计特征。首先,提出列车驶过施加在路基顶面荷载的快速计算方法,并引入轨道不平顺及列车行驶速度两类随机参数,以生成随机分析所需的大量荷载样本。然后,采用数值积分方法将运动方程在时域上进行离散,建立任意离散时刻冻土路基动力响应关于列车荷载的显式表达式。基于该显式表达式,可以高效地实施蒙特卡罗模拟,得到在随机列车荷载作用下路基关键响应的均值、标准差和峰值等统计量。采用该方法,分析了路基在夏冬两个季节不同深度处的随机动力响应,发现在夏季路基浅层中的位移和速度响应最为剧烈。数值算例表明,时域显式蒙特卡罗模拟法在冻土路基随机振动分析中具有理想的计算精度和计算效率。 展开更多
关键词 冻土路基 随机振动 时域显式法 蒙特卡罗模拟
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伪动力试验中显式法的改进的数值耗散
6
作者 Chang,SY 李玉亭 《世界地震工程》 CSCD 1998年第3期89-97,共9页
伪动力试验中显式法的改进的数值耗散的数值耗散S.Y.Chang1前言与分析法的情况不同,在伪动力试验中,结构产生的恢复力是在算出位移,并将它实际加到试件上之后通过试验测量的。可以相信,伪动力试验法能够提供比分析法更精... 伪动力试验中显式法的改进的数值耗散的数值耗散S.Y.Chang1前言与分析法的情况不同,在伪动力试验中,结构产生的恢复力是在算出位移,并将它实际加到试件上之后通过试验测量的。可以相信,伪动力试验法能够提供比分析法更精确的结果。这是因为前者用了实际测到... 展开更多
关键词 伪动力试验 显式法 数值耗散 结构力学
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大跨度空间结构抗震分析的非平稳随机振动时域显式法 被引量:10
7
作者 苏成 徐瑞 +1 位作者 刘小璐 廖旭钊 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期169-176,共8页
大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基... 大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基于动力响应显式表达式进行随机振动分析,具有良好的计算精度和计算效率,为大型复杂结构的随机振动分析提供了一条有效途径。以时域显式法为基础,在通用有限元软件平台上实现了大跨度空间结构在非平稳地震作用下的随机响应分析。以广州亚运会自行车馆抗震分析为工程应用实例,验证了时域显式法在大跨度空间结构抗震分析中的高效性;同时,计算结果还表明,相对于时域显式法的结果,传统反应谱法的计算结果偏于保守。 展开更多
关键词 大跨度空间结构 非平稳随机激励 时域显式法 反应谱
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车桥耦合系统随机振动的时域显式解法 被引量:7
8
作者 苏成 钟春意 周立成 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第1期99-108,共10页
在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表... 在桥面和轨道随机不平顺作用下,车桥耦合系统振动是一个典型的非平稳随机振动问题.笔者分别建立表征物理演变机制的车辆系统和桥梁系统的动力响应显式表达式,然后利用车桥之间的运动相容条件,建立车桥之间接触力关于桥面不平顺的显式表达式.在此基础上,即可直接利用统计矩运算法则,获得车桥接触力的统计矩演化规律,并进一步计算车辆系统和桥梁系统关键响应的演变统计矩.此外,也可以基于车桥接触力关于桥面不平顺的显式表达式,高效地进行随机模拟(即Monte Carlo模拟,MCS),以获得车桥耦合系统关键响应的演变统计矩及其他统计信息.在上述过程中,由于实现了车桥耦合系统物理演变机制和概率演化规律的相对分离,在响应统计矩计算中,无需反复求解车桥耦合系统的运动微分方程,且可以仅针对车桥接触力及其他所关注的关键响应开展降维计算,大幅提高了车桥耦合系统随机振动的计算效率.数值算例表明,所提出的方法具有理想的计算精度和计算效率. 展开更多
关键词 车桥耦合 桥面不平顺 随机振动 时域显式法 降维
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基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究 被引量:2
9
作者 赵宇飞 汪小刚 +1 位作者 贾志欣 林兴超 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1229-1238,共10页
岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析... 岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析,并进行室内模型试验。对数值模拟与模型试验的结果进行对比分析,得出归一化的锯齿状结构面在不同法向应力作用下的剪切破坏力学行为及重要剪切破坏规律,并验证了利用动力显式方法进行节理岩体工程力学特性研究的适应性。研究表明:在一定法向应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长而不断扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围与深度的不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展,对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中相背剪切速度方向的一侧,在剪切峰值之后,随着结构面破坏范围不断增大,剪切应力分布趋于均匀;当正应力不断增大时,结构面发生爬坡滑移越来越困难,结构面破坏深度不断增大,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为直接剪断锯齿破坏。 展开更多
关键词 岩石力学 岩体结构面 剪切破坏 动力显式法 模型试验
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大型结构动力分析的Newmark显式算法 被引量:11
10
作者 翟婉明 《重庆交通学院学报》 1991年第2期33-41,共9页
本文基于结构动力分析中广泛采用的Newmark(隐式)积分方法,构造了一类显式积分格式,称之为“Newmark显式算法”。与一般的显式法(如中心差分法)不同,该方法积分过程甚为简捷,只要其质量阵是对角阵或经对角化而不论阻尼阵如何复杂,积分... 本文基于结构动力分析中广泛采用的Newmark(隐式)积分方法,构造了一类显式积分格式,称之为“Newmark显式算法”。与一般的显式法(如中心差分法)不同,该方法积分过程甚为简捷,只要其质量阵是对角阵或经对角化而不论阻尼阵如何复杂,积分中都无须求解线性代数方程组。这就大大节省了计算内存与时间,因而用于分析工程中大型非线性结构动力问题可以显著地提高计算效率与经济性。文中讨论了方法的精度与稳定性,给出了若干数值算例,并具体分析了二个工程应用实例。 展开更多
关键词 结构动力学 大型 计算结构力学 数值积分 显式法 NewmarK积分方
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磁浮车辆-桥梁耦合系统随机振动分析的时域显式方法研究 被引量:1
11
作者 陆周瑞 陈冉 苏成 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期19-30,共12页
轨道不平顺所引起的磁浮车辆-桥梁耦合系统随机振动问题是磁浮列车行驶过程中需要关注的重点问题之一,传统的随机振动方法在解决这类问题时存在工作量大、计算效率低等问题。分别从磁浮车辆系统和桥梁系统出发,建立磁浮车辆系统响应和... 轨道不平顺所引起的磁浮车辆-桥梁耦合系统随机振动问题是磁浮列车行驶过程中需要关注的重点问题之一,传统的随机振动方法在解决这类问题时存在工作量大、计算效率低等问题。分别从磁浮车辆系统和桥梁系统出发,建立磁浮车辆系统响应和桥梁系统响应关于车桥相互作用电磁力的时域显式表达式;利用车轨间的电磁力方程及几何相容条件,构建电磁力关于轨道不平顺的时域显式表达式;进一步推导得到轨道不平顺作用下磁浮车辆系统和桥梁系统关键动力响应显式表达式。在此基础上,利用统计矩运算法则,直接获得磁浮车辆系统和桥梁系统关键响应的演变统计矩;也可以利用轨道不平顺的数字生成技术,结合随机模拟法,获得车桥耦合系统关键响应的统计信息。在上述过程中,由于车桥耦合系统关键动力响应的显式表达式已先行构建完毕,因此大幅提升了随机振动分析的计算效率。以二自由度磁浮车辆与桥梁耦合模型为例,阐明了方法列式过程。磁浮列车过多跨简支梁桥的数值算例结果表明,时域显式法具有理想的计算精度和效率。 展开更多
关键词 车桥耦合系统 磁悬浮列车 随机振动 时域显式法 随机模拟
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基于OpenMP的三维显式物质点法并行化研究 被引量:14
12
作者 黄鹏 张雄 +1 位作者 马上 王汉奎 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期21-27,共7页
基于OpenMP技术开发了三维显式物质点并行程序MPM3DMP。为了避免节点更新阶段的数据竞争,采用区域分解法将背景网格分解为均匀的子域,每个线程负责一个子域的节点变量更新,然后将更新后的节点变量装配到整体。在质点更新阶段采用了循环... 基于OpenMP技术开发了三维显式物质点并行程序MPM3DMP。为了避免节点更新阶段的数据竞争,采用区域分解法将背景网格分解为均匀的子域,每个线程负责一个子域的节点变量更新,然后将更新后的节点变量装配到整体。在质点更新阶段采用了循环分解方法进行并行。针对Taylor杆碰撞的三种计算模型,在双Intel Woodcrest 4核CPU服务器下进行了测试:粗模型在4核下加速比为3.82,在8核下为6.23,中模型在4核下加速比为3.79,在8核下加速比为6.23;细模型在4核下加速比为3.75,8核下加速比为6.26。因此,本文的并行程序具有较好的并行效率和可扩展性。 展开更多
关键词 OPENMP 物质点 区域分解 循环分解方 加速比
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两类求解y″=f(x,y)具有极小相位延迟的显式方法
13
作者 向开理 《高校应用数学学报(A辑)》 CSCD 北大核心 1995年第4期369-374,共6页
本文提出了两类数值积分二阶周期性初值问题y″=f(x,y),y(x0)=y0,y'(x0)=y'0具有极小相位延迟的显式两步法。这些方法推广和改进了文献[1]-[7]中的某些方法。数值试验表明本文中的某些方法优于[1... 本文提出了两类数值积分二阶周期性初值问题y″=f(x,y),y(x0)=y0,y'(x0)=y'0具有极小相位延迟的显式两步法。这些方法推广和改进了文献[1]-[7]中的某些方法。数值试验表明本文中的某些方法优于[1]-[7]中的某些方法。 展开更多
关键词 初值问题 相位延迟 数值积分 微分方程 显式法
全文增补中
探讨数值预报模式中水物质显式方法的表示对降水及降水系统预报的作用
14
作者 吴青 尹德昌 《计算物理》 CSCD 北大核心 1992年第A02期737-744,共8页
本文在细网格11层原始方程模式中采用湿热力过程的显式方法表示,来验证是否能模拟出诸如江淮气旋这样中尺度系统中的风场、气压场及降水。实验表明,用显式模式预报降水有相当大的潜力,而且对地面温度场、高度场、地面气压场预报的改进... 本文在细网格11层原始方程模式中采用湿热力过程的显式方法表示,来验证是否能模拟出诸如江淮气旋这样中尺度系统中的风场、气压场及降水。实验表明,用显式模式预报降水有相当大的潜力,而且对地面温度场、高度场、地面气压场预报的改进较大。 展开更多
关键词 中尺度 降水 天气预报 显式法
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一维波动方程的显式差分外推法 被引量:4
15
作者 朱爱玲 寻朔 《山东师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第3期6-9,共4页
给出了求解一维波动方程的显式有限差分外推法,证明了该方法是四阶方法.通过三个数值算例,验证了该方法的精确性和有效性.
关键词 波动方程 差分外推 收敛阶 截断误差
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显式分析法在舰船振动特性研究中的应用研究
16
作者 庞福振 于博天 +1 位作者 于丹竹 姚熊亮 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第S2期36-40,共5页
针对有限元程序在隐式分析方面不能解决大规模计算的弊端,提出用显式分析法对现有计算方法进行改进.研究表明,显式分析法能有效改善因计算规模带来的问题,并能更直观地反映结构的实际振动情况.在此基础上,计及螺旋桨脉动压力与轴承力的... 针对有限元程序在隐式分析方面不能解决大规模计算的弊端,提出用显式分析法对现有计算方法进行改进.研究表明,显式分析法能有效改善因计算规模带来的问题,并能更直观地反映结构的实际振动情况.在此基础上,计及螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,针对某舰不同航行状态开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究,得到了不同航行状态下舰船的振动响应,分析结果表明:同一航速下,双桨同时工作较四桨同时工作的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行. 展开更多
关键词 分析 分析 螺旋桨 脉动压力 轴承力
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地下水非稳定渗流分析的显式有限单元法 被引量:1
17
作者 李存法 马自芬 刘秀婷 《地下水》 2003年第3期150-151,171,共3页
 本文介绍一种用于地下水二维渗流问题分析的显式有限单元法,给出有关数学模型和基于格林公式推导的计算方法,并给出武汉建银大厦深基坑降水工程计算实例。
关键词 地下水 渗流 有限单元 数学模型 林公 深基坑降水
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一类无条件稳定的Schrdinger方程的显式拟谱方法
18
作者 万桂华 鲁百年 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1997年第2期1-4,共4页
研究了非线性Schrodinger方程的三层显式拟谱格式,利用有界延拓法讨论了收敛性及稳定性,得到了该格式是无条件稳定的,所以该格式适用于长时间的动力行为的计算.文中通过数值举例验证了格式的可信性,并对五次Schro... 研究了非线性Schrodinger方程的三层显式拟谱格式,利用有界延拓法讨论了收敛性及稳定性,得到了该格式是无条件稳定的,所以该格式适用于长时间的动力行为的计算.文中通过数值举例验证了格式的可信性,并对五次Schrodinger方程进行了数值模拟。 展开更多
关键词 拟周期结构 薛定锷方程 拟谱
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结构动力反应分析中的一种显式输入反演方法
19
作者 张晓志 谢礼立 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2001年第1期37-42,共6页
本文简要总结、评述了结构动力反应分析中两类输入反演方法(脉冲函数法和直接时域法)的优 缺点,在此基础上通过应用文献[1]中提出的3阶显式方法,获得了一个关于结构输入反演问题的新解 法──显式直接时域法.新方法集合了脉冲... 本文简要总结、评述了结构动力反应分析中两类输入反演方法(脉冲函数法和直接时域法)的优 缺点,在此基础上通过应用文献[1]中提出的3阶显式方法,获得了一个关于结构输入反演问题的新解 法──显式直接时域法.新方法集合了脉冲函数法和直接时域法的优点,既可按显式求解动力微分方 程,又适用于非线性系统的动力反演问题.最后,通过算例对该方法进行了数值验证. 展开更多
关键词 输入反演 直接时域 结构动力分析 数值分析 脉冲函数 地震动
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非线性互补问题的一种全局收敛的显式光滑Newton方法 被引量:3
20
作者 常永奎 刘三阳 《运筹与管理》 CSCD 2002年第2期16-20,共5页
本文针对P0 函数非线性互补问题 ,给出了一种显式光滑Newton方法 ,该方法将光滑参数μ进行显式迭代而不依赖于Newton方向的搜索过程 ,并在适当的假设条件下 。
关键词 Po函数 非线性互补问题 光滑Newton 全局收敛性
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