弹性梁动力响应分析的一种辛算法

根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想 ,首次建立了线性阻尼情形下弹性梁动力学的相空间(挠度、动量 )非传统Hamilton型变分原理。这种变分原理不仅能反映这种动力学初值 -边值问题的全部特征 ,而且它的欧拉方程具有自然辛结构。基于该变分原理 ,提出一种称之为辛空间有限元 -时间子域法的辛算法。这种新方法由空间域采用有限元法与时间子域采用Lagrange插值多项式插值的时间子域法相结合而成。文中算例的计算结果表明 ,这种新方法的计算精度和效率都明显高于国际上常用的Wilson_θ法和Newmark_β法。     

刚性与弹性支承梁动力响应分析的新方法

首先建立了能反映动力学初值—边值问题的全部特征的有阻尼刚性与弹性支承梁动力学的一类变量广义Hamilton型拟变分原理,然后提出拉格朗日力学体系下的空间有限元—时间子域法,该法对空间域采用有限元来离散,而时间子域采用5次Hermite插值多项式插值.数值计算结果表明该方法的计算精度和效率都明显高于其它数值计算方法.     

辛数值流形时间子域法

基于多自由度系统相空间非传统Hamilton变分原理, 提出了一种结构动力响应分析的新方法-辛数值流形时间子域法. 该方法在时间子域上应用数值流形方法, 基于Lagrange分片函数, 构造非差分格式. 证明了这种辛算法是无条件稳定的, 并给出算法的改进递推方法. 通过两个不同类型算例的计算结果表明, 这种在Hamilton体系下的辛算法的精度和计算效率都明显高于国际上常用的Wilson-θ法和Newmark-β法, 是一种高性能、高质量和高精度的算法.     

三次和五次B样条函数在动力响应分析中的应用

工程结构动力响应分析中有多种近似算法,但都存在计算精度和计算效率不够高的问题,为进一步优化,该文在H am ilton型拟变分原理体系下,建立了一种时间子域以三次和五次B样条函数插值的时间子域法。结构动力计算算例表明,以B样条函数插值的新方法最大计算误差是传统算法的1/17~2/5,计算耗时是传统算法的1/10~1/3,而且这种时间子域法的三次B样条函数插值比五次B样条函数插值在某些工程问题中更具有适用性。     

非线性机械系统动力分析的辛时间子域-迭代法

建立了用于非线性机械动力响应分析的辛时间子域-迭代法.首先,在任一时间子域内,将原非线性动力方程分解为线性和非线性两部分.对于线性方程,采用基于相空间非传统Hamilton型变分原理的辛时间子域法求解.将线性响应代入非线性项并视其为载荷,重复使用辛时间子域法迭代求解至一定精度,各解叠加即得原方程在当前时间子域的数值解.然后,将这个时间子域的末端值作为下个时间子域的初始值,进行下一个时间子域的计算,如此递推下去直到最后一个时间子域.结果表明,该方法具有较高的计算精度和计算效率.     

简支欧拉-伯努利梁动力响应的无网格精细计算流程

基于无网格方法和精细积分方法,提出一种用于欧拉-伯努利梁动力响应求解的新算法.研究该算法的计算原理、实现方法,并给出数个典型的数值算例.该方法利用无网格方法进行空间自由度的离散,采用精细积分方法对时域积分,采用修正变分原理满足边界条件、最小二乘法进行插值,龙贝格算法进行数值积分.数值计算结果表明,此方法计算量较小,精度高,稳定性好.     

基于有限元的空间变截面梁传递矩阵

采用有限元法来推导了空间变截面梁单元的传递矩阵。在推导空间变截面梁单元的刚度矩阵时,在位移列阵中增加了一项位移值:轴向拉压应变,以提高位移插值函数的阶数。并采用高次多项式位移插值函数来推导空间变截面梁单元的刚度矩阵,然后通过矩阵变换得到该梁的传递矩阵。将得到的传递矩阵应用于悬臂梁,计算了悬臂梁的挠度和模态。研究结果表明:该方法可精确计算空间变截面梁的变形,并为联合有限元法和多体系统传递矩阵法求解复杂系统动力学问题提供一个新思路。     

基于有限元的空间变截面梁传递矩阵

采用有限元法来推导了空间变截面梁单元的传递矩阵。在推导空间变截面梁单元的刚度矩阵时,在位移列阵中增加了一项位移值:轴向拉压应变,以提高位移插值函数的阶数。并采用高次多项式位移插值函数来推导空间变截面梁单元的刚度矩阵,然后通过矩阵变换得到该梁的传递矩阵。将得到的传递矩阵应用于悬臂梁,计算了悬臂梁的挠度和模态。研究结果表明:该方法可精确计算空间变截面梁的变形,并为联合有限元法和多体系统传递矩阵法求解复杂系统动力学问题提供一个新思路。     

电磁能量和参数计算的互补和互补—对偶能量法

本文研究了互补和互补——对偶能量法在电磁能量与参数分析计算中的应用,讨论了能量法的理论基础——互补变分原理和互补——对偶变分原理及其在静态电磁场中的表达形式,文中首次给出一种一般情况下的互补对偶变分原理,在能量法的应用中,通过关于逼近函数各种构造方法的阐述,其中包括作者首次引入的R——函数法,总结了有实际应用价值的经验和方法。文中还讨论了与有限元法相结合的互补和互补——对偶有限元法。     

压电弹性薄板动力学简化Gurtin型变分原理

根据现代对偶互补的基本思想,系统地建立了压电弹性薄板动力学的虚功原理和8类变量与2类变量简化Gurtin型变分原理.这种新的变分原理能反映动力学初值-边值问题的全部特征.     

非线性弹性动力学Hamilton型变分原理的革新--非传统Hamilton型变分原理

根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过作者早已提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了几何非线性弹性动力学的各类非传统Hamilton型变分原理.而这种非传统Hamilton型变分原理能反映几何非线性弹性动力学初值一边值问题的全部特征,因此它是对Hamilton变分原理的重要革新.文中给出一个重要的积分关系式,可以认为,在力学上它是几何非线性动力学的广义虚功原理的表式.从该式出发,不仅能得到几何非线性动力学的虚功原理,而且通过所给出的一系列广义Legendre变换,还能系统地成对导出几何非线性弹性动力学的5类变量、3类变量、2类变量和1类变量非传统Hamilton型变分原理的互补泛函,以及相空间非传统Hamilton型变分原理的泛函.同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理之间的内在联系.     

基于Gurtin原理求板动力问题的混合样条元法

Gurtin变分原理通过卷积积分将动力学混合初值－边值问题转化为等价的边值问题，以二类变量（位移、应力）的Gurtin变分原理为基础，应用混合样条有限元法，分别建立位移函数和应力函数，求解了板的动力学问题，此方法可以得到具有较高精度的内力。     

由卷积型变分原理导出的时空有限元法

从卷积型变分原理的泛函出发,通过分析泛函中的各项,推导出求解动力响应问题的时－空有限元法,并将其应用于梁的动力问题中。     

任意旋成面叶栅跨声速流动变域变分及可变结点的间断有限元解法

本文在叶轮机械任意旋成面正命题变分理论的基础上,对含激波跨声速叶栅绕流的变分泛函进行了间断有限无数值离散,用人工密度与间断元变域变分相结合的方法求解了任意旋成面跨声速的挚函数近似方程,获得了比较理想的计算结果。     

电磁场涡流问题的变分原理

电磁场涡流问题是非自伴的边值问题,本文从构造伴随系统出发导出了非自伴三维瞬态涡流方程的泛函,当采用Raleigh-Ritz法或有限元法时,得到原问题和伴随问题的解耦格式,且当伴随场的基函数空间与原问题相同时,非自伴瞬态涡流方程的泛函变分问题与加辽金有限元法等价.     

分析FRP补强结构的状态空间有限元法

文章应用分区变分原理和状态空间有限元法分析FRP补强的层合板;在板的平面内划分有限元网格,根据混合变分原理分别建立层合板和补片的状态方程;沿厚度方向求解状态方程分别得到层合板和补片上、下表面之间的关系,再根据板与补片之间的协调条件建立补强结构的整体求解方程.该方法综合了状态空间法与有限元法的优点,如能同时满足层间位移和应力的连续条件和方便处理边界条件等.算例表明用所提出的方法求解补强结构是非常有效的.     

多孔介质二相驱动问题压力方程Galerkin方法后处理的特征有限元方法及其收敛性分析

对多孔介质中二相驱动问题提出了一种新的数值解法 ,即用常规有限元方法求解压力方程 ,经后处理后 ,再用特征有限元方法解浓度方程 .该法不仅避免了用混合元法求解压力方程带来的困难 ,而且保持了特征有限元方法的优点 ,得到用标准有限元方法求解压力方程著不能得到的最优误差估计