代数多层网格法及其在固体力学计算中的应用研究

代数多层网格(AMG)法是求解由弹性力学方程有限元离散化所得大型代数系统的最为有效的数值方法之一.该文对弹性有限元分析中的AMG法的研究进展及其相关应用领域进行了综述,着重介绍了网格粗化、插值算子及光滑迭代子等几个要素对AMG法在运算效率和鲁棒性(robustness)方面的影响,并提出了今后进一步研究的方向和内容.     

一种各向异性四边形网格下的代数多重网格法

针对一类各向同性椭圆型边值问题,讨论了各向异性四边形网格对线性有限元方程的代数多重网格(AMG)法的影响.进一步通过利用问题和网格的部分几何和分析信息,设计了一种新的AMG法,数值实验表明:新的AMG法,较通常的AMG法具有更好的“鲁棒”性和高效性     

标准Criss-Cross剖分下线性有限元方程的快速AMG算法

首先对标准Criss-Cross剖分下的线性有限元空间进行能量正交分解,通过对正交子空间的双尺度分析,获得了一种合适的限制算子,进而构造相应的AMG算法.数值实验结果表明,该方法对求解椭圆方程是非常有效和健壮的,且与通常的代数多重网格法相比较,该AMG算法具有明显的优势.     

基于Mathcad的三维桁架有限元分析

利用Mathcad的计算优势与编程特点,根据普通杆件的单元刚度矩阵和整体平衡方程,将Mathcad和有限元方法相结合,推导出任意形式的三维桁架结构的刚度矩阵在Mathcad中的表达形式;结合工程实例进行计算,求解出三维桁架的杆件内力与支座反力,并与Midas Civil建模结果对比验证,结果表明:将Mathcad与有限元相结合,能够在满足工程精度要求下高效率地进行三维桁架结构的力学分析。     

自适应遗传算法在二维电磁波散射的MEI方法中的应用研究

MEI(Measured Equation of Invariance)方法是一种有效的用于边界截断的数值计算方法,已在计算电磁学领域得到广泛应用,其中MEI方程的病态性是值得关注的一个问题.该文采用有限元方法求解与二维电磁波散射问题相关的Helmholtz方程,重点研究将自适应遗传算法应用于MEI方程的求解.该文的研究结果表明,应用自适应遗传算法求解MEI方程是有效的.     

三维线弹性问题有限元方程的一种并行DDM预条件子

针对三维线弹性问题线性有限元离散系统,将非重叠区域分解法(DDM)和代数多层网格(AMG)法相结合,设计了一种基于简单粗空间的并行非重叠DDM预条件子.它本质性地将原线性代数系统的预条件子构造问题转化为三类子系统的求解问题.接着,根据三类子系统的特性分别设计相应的快速算法.最后,基于MPI+OpenMP二级并行架构,设计并实现了相应的并行PCG法.数值实验结果表明新的并行解法器具有良好的并行扩展性.     

非线性Schrdinger方程初值问题中散射数据的计算方法

针对非线性Schrdinger方程初值问题中的散射数据计算问题,提出一种能够在截断型初始电势情况下求解散射数据的方法.首先,从初始电势开始,通过求解两个结构化Volterra积分方程来获得两对辅助函数.然后,根据辅助函数计算转移矩阵,并以此获得散射矩阵.最后,基于散射矩阵和初始光谱,获得初始散射数据.在散射数据基础上,通过逆散射变换即可获得非线性Schrdinger方程初值问题的解.数值案例分析表明,该方法能够在初始电势有跳跃间断点的情况下计算散射数据.     

二维Laplace方程Dirichlet问题的数值解法

将二维Laplace方程Dirichlet边值问题转化为第2类边界积分方程求解,常用配置法或Galerkin法计算积分方程,但计算积分耗去大量机时.用Nystrom数值方法能有效克服这些困难,数值算例表明,Nystrom近似解法简单、有效.     

无网格Galerkin法在电磁场计算中的应用研究

有限元法是偏微分方程数值计算的强大工具,但它以网格单元为基础,存在着某些不足.无网格法作为一种新兴的数值方法,解除了节点的网格束缚,能够消除由于网格存在所带来的缺陷.该文以电磁场数值计算的泊松方程边值问题为研究对象,建立了无网格Galerkin法求解的离散方程,编写了MatLab程序,完成了3个电磁场问题的数值计算,所得结果与有限元法计算结果进行了比较,显示无网格Galerkin在电磁场计算中具有更好的数值精度和稳定性.     

圆柱壳的弹塑性稳定性分析

讨论了圆柱壳的非线性几何方程和平衡方程,分别采用J2各向同性强化流动理论和J2形变理论,在对屈曲状态作线性化处理的前提下,导出壳体的初始屈曲基本控制方程,将问题简化到轴对称的情况,得到形式上简化了的屈曲控制方程.在比较简单的边界条件下,进行了轴对称屈曲问题的数值求解.通过迭代算法,将变系数微分方程化为常系数方程,用伽辽金法求解微分方程边值问题的特征值,最终得到初始屈曲时的临界应力.将数值计算结果同已有的实验结果作了比较和分析.     

含裂纹不同材料有限板焊接混合问题的简化解法

本文讨论了具裂纹的不同弹性材料平面板焊接的混合问题的简化解法，利用平面弹性复变方法，给出了寻求应力函数的方法。     

无限弹性平面中孔附近的偶合热动应力分布

尽管在一个无限弹性介质中一维腔体的偶合热动应力问题已经解决,但是任意形腔体附近的二维热应力问题目前尚未解决.研究了在一个无限弹性平面中任意形腔体在稳态谐和温度场T=T0eiwt作用下的热动应力问题,求得了用Hankle函数表示的问题的解析解.并给出圆腔及椭圆腔相应的数值结果.     

求解一类四阶奇异边值问题的新算法

在再生核空间W5[0,1]中求解一类四阶奇异边值,给出精确解的级数形式的精确表达式.证明近似解一致收敛于精确解.数值算例验证了算法的有效性.     

周期平面弹性垫圈对裂纹的影响

本文讨论了周期弹性平面带裂纹的弹性垫圈的焊接问题,把问题化为周期的Riemann边值问题和Hilbert核奇异积分方程.给出了问题的一般解和应力强度因子的数学表达式,并给出了一个特例,说明方法的可行性.     

用混合遗传算法求解N皇后问题

N皇后问题是NP难题,一般求解的方法为回溯法.当问题规模较小时用回溯法能有效求解,但当问题规模较大时其求解时间耗费非常巨大.该文提出用局部搜索与简单遗传算法(SGA)相结合的混合遗传算法(HGA)来求解N皇后问题,用N皇后的约束条件作为遗传算法的适应值函数.设计了高效的染色体编码、初始化种群方法、遗传算子以及局部搜索算子,使它们符合求解问题的需要.通过与回溯法和相关的遗传算法比较,实验证实了用混合遗传算法求解N皇后的有效性.     

一类非齐次混合型方程的移动边界问题

本文运用D’Alembert公式和Fourier方法,求出了一类非齐以二阶抛物双曲混合型方程移动边界问题的解.     

三层介质中电磁散射问题的数值计算

研究三层背景介质中的散射问题,首先将此问题转化为二维Helmholtz方程求解问题,然后给出一种基于PML技术和DSC算法的数值方法.得到该算法的部分误差估计,数值实验指出了算法的有效性.     

黑体辐射问题的新数值方法

提出了一个简单而有效的确定黑体辐射中温度分布的方法,所提出的方法完全不同于以前的方法.基于再生核方法,温度分布的精确表达式和稳定的数值算法被给出.最后,用带有高频扰动的数值算例来验证提出的算法的有效性.     

圆盘状共面裂纹群问题的数值计算

本文对于含有圆盘状共面裂纹群的无限体提出了一种计算方法.基本思想是首先利用圆盘状单裂纹之解以及局部坐标展开法将裂纹群问题化为求解一组线代数方程.通过求解此线代数方程组,最后获得圆盘状共面裂纹群之解.     

缩二脲法测定谷物蛋白质

本文提出一种测定谷物蛋白质的简单、快速的方法——缩二脲分光光度法。该法用0.15mol·L~(-1)氢氧化钠溶液溶解样品,以大牛血清白蛋白作为标准蛋白质,紫红色配合物的最大吸收波长为550nm。比色液中蛋白质含量为0～3mg/ml时符合比耳定律。其准确度和精密度令人满意。