数值分析中非线性方程组求解方法(1)

 时间:2025-01-07 19:00:13

1、1)力学中求解非线性方程组为了求解物体在受力过程中的变形关系,也就是求解出如下图的力-位移曲线:

数值分析中非线性方程组求解方法(1)

2、2)方法1,荷载增量法——基本思想将一个非线性的全过程分成若干段,每一段用一个线性问题近似,然后将其累加起来就得到总的解,其求解步骤如下:

数值分析中非线性方程组求解方法(1)

3、3)方法2,直接迭代法——将载荷一次加上,并假设一个位移的初始解,并求出各单元的割线刚度阵再组装成结构总的割线刚度阵,然后求解总的平衡方程求出第一次近似解;在第一次近似解的位置表示出结构的割线刚度,带入总的平衡方程得到第二次近似解,依次类推,直到收敛(当然,也有可能出现发散态势)如图:

数值分析中非线性方程组求解方法(1)

4、4)直接迭代法的优缺点及改进,首先,方法2的特点是迭代效率低,对一些问题不收敛,特别是几何非线性分析。改进,采用只求依次初始的割线刚度阵,(避免了每次迭代刚度阵求逆的运算,大大提高了效率)以后的每一步迭代,刚度阵不变,得到“修正的直接刚度法”如下:

数值分析中非线性方程组求解方法(1)

5、5)总结:直接迭代法能够实施的关键是给定位移后,每算一步结构是能够算到内部剩余多少不平衡力的,即割线刚度阵在每一步中容易得到。后续将介绍不用割线刚度求解而利用切线刚度的其他方法,。

数值分析中非线性方程组求解方法(1)
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