双曲型方程的Crank-Nicolson块中心差分方法

用Crank-Nicolson块中心差分法研究了有界区域上的线性双曲型微分方程的数值解,此方法以块中心差分方法和抛物型的Crank-Nicolson格式为基础.在非等距剖分的网格上得到了近似解和解的一阶导数.其特点是近似解按离散的L2模达到最优阶误差估计,解的一阶导数的近似解达到超收敛误差估计,达到和近似解同样的精度.本文所讨论的方法,在计算量上没有增加.数值试验结果与理论分析一致,说明格式具有高效的收敛性.     

二阶问题的5-参数任意窄边四边形单元

通过对双线性四边形单元增加一个非协调高阶项，构造了一个二阶问题的5－参数任意窄边四边形单元，用不同的估计技巧，在不满足正则部分条件下证明它具有和类Wilson元相似的特殊收敛性质，即在精确解u∈H^3（Ω）时，相容误差比插值误差高一阶。     

平面弹性振动模型的时空非协调有限元分析

本文针对平面弹性的振动模型,提出了一种新的时空有限元方法.在时间和空间方向上,分别采用连续的分片二次多项式插值和非协调不完全二次矩形有限元来离散位移.作者证明了能量范数下相应的误差阶为O(h^1/2+k³),其中h和k分别表示网格剖分的空间尺度和时间尺度.数值算例验证了理论结果.     

模拟不连续介质的非连续有限元法

在传统有限元的框架上提出一个能模拟诸如裂纹、节理等非连续性结构的新技术--非连续有限元法,该方法通过反映非连续场和尖端渐进场的附加函数来丰富传统有限元的近似模式,以达到场内非协调的目的;该技术允许整个非连续性结构独立于网格,使得在模拟非连续性结构（裂纹、节理等）的演化发展时无需重剖网格.详细讨论了非连续附加函数的构造,并用弱解形式推导了非连续有限元格式,并给出算例.     

改进的变分迭代法求解非线性分数阶微分方程

为求解非线性分数阶微分方程的数值解,本文提出了一种改进的迭代方法,即将变分迭代法和Chebyshev多项式相结合应用于非线性分数阶微分方程数值解的求解,通过选取恰当的初始近似值,达到更好的近似非齐次项和非线性项的效果,进而减少计算工作.该算法可以减少计算量,提高精度并且有效处理计算复杂积分而产生的困难.数值算例验证了该方法的有效性和实用性.     

高阶形式广义节点有限元法及其应用

所发展的广义节点有限元法是将传统有限元法中的节点广义化,在不增加节点个数的前提下,仅通过提高广义节点插值函数的阶次,达到提高有限元解精度的目的。传统有限元法是这种方法当广义节点阶数退化为０时的特例。主要讨论了这一新 高阶形式。重点分析了广义节点阶次的提高对计算精度以及计算量的影响,并与低阶方法以及传统有限元法进行了比较。对受弯悬臂梁和半无限平面受集中力作用两个算例的数值分析表明：１）广义节点阶次的     

有限元方法的改进数值积分方案

研究有限元方法矩形网格剖分下的数值积分方案,发现在单元内采用9个高斯求积点可以得到可靠的精度,同时定义了一个改进的数值积分方案及其对应的求积点和权值。在数值实验部分利用有限元方法求解偏微分方程的算例,通过观察有限元解误差的l2范数,发现使用改进数值积分方案可以得到更好的结果,证明了其优势。     

Sobolev方程非协调混合有限元格式的收敛性分析

基于非协调EQrot1元及零阶Raviart-Thomas元,对Sobolev方程提出了一个关于时间具有二阶精度的新混合有限元全离散格式.利用两单元插值算子性质,分别导出了原始变量u在能量模和中间变量q=-("ut+"u)在L2模意义下的最优误差估计.最后给出数值算例验证了理论分析的正确性.     

C1阶协调矩形薄板单元的对比分析

提出了一种直接由协调单元边界位移插值单元位移的特殊插值法,用于构造对称协调和完备的12节点参数薄板矩形单元,分离单元完备性条件和C1阶连续条件的相互影响,构造C1阶连续协调且完备的薄板单元,并构造出一种对称性更好的新型矩形协调薄板单元.该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性,列式清晰,形函数表达更符合常规函数,对有限元程序不必作大的改动,只需修改挠度插值函数,即可进行常规的有限元分析,从而解决了薄板矩形单元的C1阶连续性问题.研究结果表明:矩形协调单元的计算结果比非协调单元的计算结果精确,收敛速度快,稳定性强.     

多维问题有限元逼近的误差展式及其应用 ——Ⅰ.特征值问题

对于多维区域Ω~R~X(N＞2),采用适当的单元剖分。给出Ω上特征值问题的有限元逼近的渐近误差展式,从而从理论上说明通过Richardson外推。可以将计算精度从二阶提高到四阶。     

基于扩展单元插值法二维弹性问题的边界元法分析

本文把一种新型的插值方法-扩展单元插值法,用于二维弹性问题的边界元法求解。扩展单元是在原非连续单元两端添加虚节点,将非连续单元变成阶次更高的连续单元。原非连续单元的内部点被称为源节点,其形函数用来构建源节点和虚节点之间的关系,被称为RawShape。扩展单元的形函数是由源节点和虚节点构造,用于边界物理变量的插值, 称之为FineShape。扩展单元继承了连续和非连续单元的优点,同时克服了它们的缺点;既可以插值连续场,也可以插值非连续场,在不改变方程自由度的前提下(边界积分方程只在源点处配置),把插值精度提高了至少两阶,最大限度的发挥了边界积分方程试函数可以不连续的特性。最后通过数值算例来验证本文方法的精度和收敛性。     

具有转角自由度的曲面矩形扁壳元

扁壳单元中引入结点转角自由度可以在不增加结点的情况下,增加位移场的阶次,提高计算精度,从而显著地提高单元性能。利用广义协调薄板单元RGC-12的位移函数作为扁壳元的法向位移,利用广义协调矩形膜元的位移函数作为扁壳面的切向位移,构造了一个具有转角自由度的4结点广义协调曲面矩形扁壳元。并通过实例分析对该单元的收敛性和精度进行了验证,数值算例的结果表明,该单元收敛稳定迅速,用较少的自由度就获得了很高的精度,是一个性能良好的壳单元。     

一类四阶抛物方程的一个非协调混合元全离散格式

借助于类Wilson元对一类四阶抛物方程提出了一个非协调混合有限元向后欧拉全离散格式。利用该元的一个特殊性质,即精确解u∈H~3(Ω)/H~4(Ω)时,其非协调误差在能量模意义下可以达到O(h2)/O(h3)阶,再结合双线性元的高精度结果,采用分裂技巧,得到了原始变量u和中间变量q=Δu的H~1模意义下具有O(h~2+τ)阶的超逼近性质,其中,h和τ分别表示空间剖分参数和时间步长。     

基于Burton-Miller边界元法的不同类型单元计算精度对比

为了提高边界元法的计算精度和对具有复杂边界形状实际问题的应用能力,发展并应用非连续线性和二次边界单元进行数值计算.使用传统边界积分方程计算外声场,通过带有解析解数值算例,对比不同类型单元的计算精度,得到最有效的单元类型.然而使用传统边界积分法,在某些虚假特征频率处会产生解的非唯一性问题,Burton-Miller方法可以有效地克服这一问题.基于Burton-Miller法得到的非连续线性和二次单元的优化节点位置并不在勒让德多项式零点位置上,虽然表现得不像传统边界元法那样规律和统一,但是合适的经验值仍然被给出.     

多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法

提出一种用于结构多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法,实现整体宏观模型与局部精细化模型边界条件的直接传递.将宏观模型的一部分附加建立到精细化模型的周边,该部分单元外侧边界节点的相对坐标与宏观模型一致,从而根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移;该部分单元内侧边界的低维度单元与精细化模型的高维度单元之间采用多点约束或基于面约束的线-面接触单元连接,以保证不同尺度模型在界面的变形协调.通过组合梁算例分析表明:部分混合单元法的位移计算结果与目标解精确符合,应变计算结果在断面中心处误差为0.3%~4.4%,在断面侧边缘局部小范围最大误差约7.9%,该方法相对于整个结构的多尺度混合单元模型,在保证计算精度的同时,大大减轻了建模工作量和计算成本.     

“非协调有限元的补偿算法”获1992年陕西省科技进步三等奖

詹重禧副教授等完成的“非协调有限元的补偿算法”是一个利用非协调有限元求解偏微分方程,特别是高阶偏微分方程边值问题的新算法。此算法构造了一个称为“补偿项”的对称双线性形式加在传统的离散双线形式上,提出一个新近似变分问题,证明了这一问题解的存     

轴对称问题中的无网格Galerkin法

采用无网格Galerkin法分析轴对称问题，得到弹性力学中的对称问题的无网格离散方程．将这一方法与有限元耦合，即在边界处布置有限单元，这样就可以用传统有限元方法方便地处理力学边界条件．算例考察表明：本文方法通过了分片检验，计算结果达到了较高的精度，最大误差不超过5％．     

基于分区广义变分原理的板壳单元

考察了分区广义变分原理在构造板壳有限元中的应用、由于放松了单元交界上的连续性要求，用分区广义变分原理构造的板壳单元，不仅具有自由度少，计算工作量小的优点，而且有效地改善了单元的收敛性能，提高了有限元解的精度。算例表明，分区广义变分原理在板壳有限元中有良好的应用前景。     

Stokes方程组Hood-Taylor元的分裂外推

考虑拟一致矩形网格上Stokes方程组Hood-Taylor元的多参数渐近误差展开和分裂外推.在每个单元上用Bramble-Hilbert引理确定微分方程精确解与有限元插值之间积分式的主项.由连续性条件相邻两个单元上其主项的某些部分可以相互抵消,经求和后,得到整个求解区域上的主项.对该主项引入辅助问题并利用Stokes问题解的正则性理论给出精确解与有限元插值间的一个误差渐近展开式.有限元解经插值后处理和分裂外推后,与通常的误差估计相比,收敛速度提高了一阶.     

Bi-wave方程的一个非协调元分析

对于二维四阶Bi-wave方程边值问题,采用Adini 非协调有限元的分析方法得到了此边值问题解在L2模下的误差估计.