摘要：In this work,we propose incorporating the finite cell method(FCM)into the absolute nodal coordinate formulation(ANCF)to improve the efficiency and robustness of ANCF elements in simulating structures with complex local *** addition,an adaptive subdomain integration method based on a triangulation technique is devised to avoid excessive subdivisions,largely reducing the computational *** examples demonstrate the effectiveness of the proposed method in large deformation,large rotation and dynamics simulation.

摘要：为了解决三维空间中的非线性动力学问题,本文提出了一种新的等几何实体单元,并通过张量分析中的坐标变换得到其非线性应变场.为了使所提出的单元能够无缝地应用于计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)系统中,采用三变量T样条作为等几何实体单元的基函数.借助Bézier投影法,提出了基于T样条的等几何实体单元的局部网格更新算法.在重要区域对网格进行局部细化以获得准确的结果,在重要区域以外对冗余单元进行粗化以提高计算效率.因此,非线性动力学分析中的计算效率和计算精度得到了平衡.三个静力学数值算例验证单元弹性模型的正确性.通过柔性摆仿真算例研究该单元的动力学特性.通过实验测试该单元解决非线性动力学实际问题的能力.应用局部网格更新算法进行柔性摆与障碍物碰撞接触的仿真.通过对计算结果和计算耗时的分析,研究基于局部变网格T样条的实体单元在非线性动力学问题中的有效性.

摘要：CAD系统中广泛采用Bézier,B-spline描述复杂的几何形状,而传统有限元则采用完全不同的插值函数来描述分析模型,对几何形状的不同描述导致由CAD模型转换为有限元模型非常困难,且带来模型上的不一致。研究Bézier和B-spline曲线离散为绝对结点坐标列式(Absolute nodal coordinate formulation,ANCF)有限单元的方法,建立Bézier和B-spline曲线与ANCF索单元之间的线性转换关系,实现了两者之间的自动转换,从而为整合CAD和CAA系统提供一种方法,表明ANCF单元可完全涵盖Bézier曲线的特性,Bézier表达其实是ANCF表达的特例,采用ANCF单元可以精确表达Bézier和B-spline曲线。同时研究了B-spline曲线的连续性与ANCF单元结点之间的连续性关系,B-spline采用节点重复度控制所定义图形的连续性,ANCF单元因为采用位置和位置导数作为结点坐标可以自动保证C1连续,C2连续性要求实际上是在单元之间添加曲率相等的约束方程,从而实现消除一个位置导数坐标;对于3阶曲线,证明C3连续性要求下任意两个ANCF单元均可以合并为一个大的单元。进而得出在实际转换和分析中不必通过添加约束方程得到不同的连续性,可以直接由B-spline表达得到不同连续性要求的ANCF单元网格。以悬臂梁在冲击作用下的动态响应为例说明了不同的连续性要求对有限元分析的影响。

摘要：为了提升挖掘机自动化水平,减少传感器使用数量,节约控制成本,本文设计了基于高增益观测器的滑模控制器,控制挖掘机铲斗轨迹。建立了挖掘机关节空间与驱动空间位移、速度与力之间的关系,对挖掘工况中常见的以定切削角直线整平作业进行了轨迹规划,并得到相应驱动空间中液压缸杆位移规划曲线。以伺服阀输入电压为控制输入,建立了挖掘机驱动空间,即伺服液压系统数学模型。其次在匹配不确定性与非匹配不确定性存在条件下,采用基于高增益观测器的滑模控制使液压缸杆位移跟踪规划值,并基于奇异摄动理论证明了闭环控制系统的稳定性。相较于以挖掘机关节转矩为控制输入,本文采用伺服阀电压作为控制输入更为直接且易于实践。采用高增益观测器对状态观测,可减少传感器的使用数量,节约整机控制成本。控制器的设计对一类问题具有广泛意义且从理论上证明了复合控制系统稳定性。

摘要：在协整理论和分形市场理论基础上,构建一种新的基于信息融合和策略转换的商品期货量化投资策略,并通过实证检验了该策略的有效性和稳健性。部分大宗商品间存在价格联动关系(同涨同跌或A涨B跌)。以往研究基于价格联动,设计并验证了商品期货的跨品种统计套利策略,而本文则利用价格联动设计并验证了基于信息融合的趋势跟踪策略。在此基础上,基于分形市场理论,增加了策略转换环节:在趋势性市场使用趋势跟踪策略,在均值回复性市场使用统计套利策略。实证结果表明,信息融合能够提升趋势跟踪策略的表现,而应用策略转换能进一步提升投资绩效。最后,使用蒙特卡洛模拟验证了实证结果的稳健性,并给出了不同模型假设下的最优交易策略。

摘要：具有大位移、大变形的薄板在接触碰撞等工况下,其局部应变会产生剧烈变化.为了保证对其进行动力学分析的精度和计算效率,本文整合计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程(CAE)系统,提出了一种基于T样条曲面的变网格柔性系统等几何分析方法.首先,建立基于T样条曲面单元的基尔霍夫薄板运动学模型,并根据非线性格林-拉格朗日应变建立由T样条曲面单元离散的薄板弹性模型.其次,通过在T网格中的局部区域插入节点的方式,达到T样条曲面网格局部更新的目的.利用T样条混合函数细化算法得到计算新广义变量的转换矩阵,并结合广义α法创建了变自由度系统动力学方程的求解算法,形成了系统的T样条单元局部细化算法.最后,静力学算例与柔性单摆模型分别验证了T样条薄板弹性模型的正确性,以及T样条薄板单元在动力学分析上的精度和收敛性.通过对受冲击柔性薄板的动力学分析表明,本文所提出T样条单元及局部细化算法可以只在接触碰撞等应变剧烈变化的区域实现局部网格细化,从而控制系统自由度数,提高计算效率.