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An Improved Higher-Order Time Integration Algorithm for Structural Dynamics

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2021年第2期126卷 549-575页

作者： Yi Ji Yufeng Xing Institute of Solid Mechanics Beihang UniversityBeijing100083China Shen Yuan Honors College Beihang UniversityBeijing100083China

Based on the weighted residual method,a single-step time integration algorithm with higher-order accuracy and unconditional stability has been proposed,which is superior to the second-order accurate algorithms in tracking long-term *** improving such a higher-order accurate algorithm,this paper proposes a two sub-step higher-order algorithm with unconditional stability and controllable *** the proposed algorithm,a time step interval[t_(k),t_(k)+h]where h stands for the size of a time step is divided into two sub-steps[t_(k),t_(k)+γh]and[t_(k)+γh,t_(k)+h].A non-dissipative fourth-order algorithm is used in the rst sub-step to ensure low-frequency accuracy and a dissipative third-order algorithm is employed in the second sub-step to lter out the contribution of high-frequency ***,two approaches are used to design the algorithm parameterγ.The rst approach determinesγby maximizing low-frequency accuracy and the other determinesγfor quickly damping out highfrequency *** present algorithm usesρ_(∞)to exactly control the degree of numerical dissipation,and it is third-order accurate when 0≤ρ_(∞)<1 and fourth-order accurate whenρ_(∞)=***,the proposed algorithm is self-starting and easy to *** illustrative linear and nonlinear examples are solved to check the performances of the proposed two sub-step higher-order algorithm.

关键词： Time integration algorithm two-sub-step higher-order accuracy controllable dissipation unconditional stability

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