三维摩擦接触问题算法精度和收敛性研究

回顾了摩擦接触问题的现有解法，包括Lagrange乘子法、惩罚函数法、增广Lagrangian乘子法，线性互补模型及互补类非线性方程组方法等，尤其是近期关于非线性方程组方法的系列研究结果：(1)三维弹性摩擦接触问题互补类非线性方程组的光滑化解法；(2)将其推广为非光滑解法；(3)三维弹塑性摩擦接触问题增量方程和算法，非线性方程组方法解法基于严格的数学理论基础，严格地满足接触条件，并用随机数产生的接触柔度矩阵证实了算法的收敛性，由于每个接触点对的未知数只有3个，不合任何人工变量，同时，算法有局部二次收敛率且计算效率很高。为了考察以增广拉格朗日法为代表的工程中流行算法的精度和收敛性，设计了一个典型的弹性摩擦接触问题算例，证实了通用程序ANSYS的增广拉格朗日法是近似的并且不能保证收敛。     

随机增广Lagrange变分不等式的一种求解方法

利用变分不等式求解优化问题是一种有效且便利的方法.而随机变分不等式和增广Lagrange变分不等式的概念最近以一种新的形式被阐述,在凸性条件下求解这类问题通常用的方法是逐步对冲算法和分解算法.对于随机优化问题,提出随机增广Lagrange变分不等式.在凸凹鞍点问题中,由随机分解算法求解这类问题.     

二维装箱问题非线性规划模型和算法

二维装箱问题是具有广泛应用背景的一类组合优化问题,这类问题是NP难问题,很难得到精确解.将二维装箱问题表示为一个非线性规划模型,用变分分析中切锥的概念建立了这一优化问题的一阶最优性条件.给出了求解这一优化问题的增广Lagrange方法,并求解了具体问题.数值实验表明增广Lagrange方法适合求解该问题,对于不超过10个物品的装箱问题可以求得精确解.     

考虑裂纹接触摩擦的逐点Lagrange乘子法

为了解决裂纹面可能发生的接触摩擦问题,精确求解裂纹尖端附近应力,提出了一种逐点Lagrange乘子法.将Lagrange乘子逐点转到局部坐标系下,采用Gauss-Seidel迭代法求解法向乘子和切向乘子,并在求解过程中对切向乘子的约束进行修正,待所有点的乘子求解完成后再将其变换到整体坐标系下迭代求解位移.与传统接触算法相比,该算法无需对总刚度阵求逆,降低了求解规模.利用该算法计算了压剪作用下中心裂纹板以及纯剪作用下中心界面裂纹板的应力强度因子,计算结果与已有文献结果吻合良好.随后考察了Comninou接触模型在远场纯剪作用下不同摩擦系数对位移场、接触区和裂尖附近应力场的影响,结果表明,接触对裂尖正应力影响较大,忽略裂纹面接触摩擦作用,应力强度因子可能被高估.     

一种新的求解单调变分不等式的非精确并行分裂法

本文提出了求解可分离结构单调变分不等式的一种新的非精确并行分裂算法。对于求解变分不等式式问题现已存在一些经典的算法如增广Lagrange法和交替方向法,但是它们均需要精确求解子变分不等式。然而实际中这些子变分不等式很难或者根本就无法得到精确解。因此最近一种非精确交替方向法被提了出来。但是当数据的维数很大的时候,并行分裂法比交替方向法更有效。基于这种非精确交替方向法,本文提出了一种新的并行分裂。在适当的条件下,本文给出了算法的收敛性证明,并且通过数值实验证明了算法的有效性。     

一种新的求解单调变分不等式的非精确并行分裂法（英文）

本文提出了求解可分离结构单调变分不等式的一种新的非精确并行分裂算法。对于求解变分不等式式问题现已存在一些经典的算法如增广Lagrange法和交替方向法,但是它们均需要精确求解子变分不等式。然而实际中这些子变分不等式很难或者根本就无法得到精确解。因此最近一种非精确交替方向法被提了出来。但是当数据的维数很大的时候,并行分裂法比交替方向法更有效。基于这种非精确交替方向法,本文提出了一种新的并行分裂。在适当的条件下,本文给出了算法的收敛性证明,并且通过数值实验证明了算法的有效性。     

线性圆锥互补问题的非单调非精确光滑牛顿法

给出求解圆锥互补问题的一种新的非单调非精确光滑牛顿法.基于一个圆锥互补函数的光滑函数,将线性圆锥互补问题转化成一个方程组,然后用非精确光滑牛顿法求解该方程组,并且在新算法中引入一个新的非单调线搜索技术.在适当假设下,证明该算法具有全局收敛性和局部二阶收敛速度.数值结果表明算法的有效性.     

带一般约束无导数优化问题的改进信赖域算法

通过建立约束违和函数, 利用进步栏阈法(PB策略)筛选出插值点集中性质较好的迭代点, 同时修正子问题的初始增广Lagrange乘子, 提出一种改进的无导数信赖域(TRDF)算法, 并证明了改进算法的收敛性. 针对不同维数测试问题的数值试验结果表明, 改进算法有效降低了求解二次插值模型的迭代次数和迭代时间.     

摩擦接触问题的一种非光滑算法

接触问题是一个多重非线性问题,难以转化为经典的光滑模型进行求解,运用非光滑分析的理论与算法研究有摩擦的接触问题,给出了二维摩擦接触问题的一种非光滑方程组模型及算法,并给出了算例.该算法未引入任何人工变量,列式简单,计算量小,实际算例及随机算例也表明了算法的有效性.     

符号矩阵填充的修正增广拉格朗日乘子算法

以增广Lagrange乘子算法为基础,通过对阈值矩阵进行投影,提出修正的增广Lagrange乘子算法.新方法保证每次迭代产生的矩阵是可行的符号矩阵.同时给出新算法的收敛性分析.最后通过数值实验说明了新的算法在时间和误差上比传统的遗传算法更有效,误差能够达到零,达到精确恢复的效果.