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。     

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.     

非线性规划弱增广 Lagrange 函数变度量法

对一般的非线性规划问题给出了弱增广的Ｌａｇｒａｎｇｅ函数，利用变度量法求得下降方向，从而将原问题转化为一维极小化问题，再通过一维搜索求得问题的解，并证明了此方法的收敛性．     

一类粘弹性摩擦接触问题中的发展型变分不等式

讨论了一类抽象发展型变分不等式解的存在唯一性,引入了服从Tresca法则的粘弹性摩擦接触问题,给出了问题的抽象变分不等式形式,说明了其解的存在唯一性．     

求解非线性优化问题的非线性Lagrange法

非线性Lagrange函数是经典Lagrange函数的修正形式,是基于非线性Lagrange函数而建立的求解优化问题的对偶方法。由于对偶方法对原始变量的可行性没有限制,因此非线性Lagrange方法在求解约束优化问题中扮演着重要的角色。本文旨在探讨求解非线性优化问题的非线性Lagrange法,以期达到较系统了解求解非线性优化问题的非线性Lagrange法,为寻求在理论和计算上均具有优越性的非线性Lagrange函数打下理论基础。     

双边摩擦接触力学问题和第二类混合变分不等式的等价性及其数值近似

摩擦接触问题的数学模型是一个变分不等式,一般的变分不等式对应力,表面力及位移是利用应力-应变关系,应变-位移关系逐个进行求解,而混合变分不等形式则可同时求解应力和位移,这是混合变分不等式的优点.王烈衡[1]曾以混合变分形式为基础,利用有限元法求解无摩擦弹性力学问题.本文以弹性力学问题中的双边摩擦接触问题为背景,讨论了第二类混合变分不等形式和能量泛函的极小值问题,并对它们的等价性进行了研究,接着用有限元法求双边摩擦的弹性接触问题以及近似解的误差估计.     

三维摩擦接触问题的一种混合不动点算法

利用非光滑方程组理论与不动点算法相结合给出了三维摩擦接触问题的一种混合不动点算法,克服了在接触面上由于可能的滑动状态有无穷多个因而难以确定的难点。该法未引入任何人工变量,且简单易行,计算量小;数值结果也表明了算法的有效性。     

接触问题可靠度分析的随机有限元法

首次提出接触问题可靠度分析的随机有限元法,建立了可靠度计算的基本公式,研制了电算程序。通过两子结构接触问题可靠度分析算例,验证了本文所述方法的正确性和可行性,实际计算表明,该方法具有收敛快,精度高的优点,适用于大型复杂结构的接触问题可靠度计算,并可推广到三维多子结构的接触问题可靠度分析。     

摩擦接触系统多极边界元法二次建模与数值优化

讨论了摩擦接触系统的建模与求解问题.将系统方程组的多极边界元法求解归结为变分问题并证明其等价性.在系统最优化数学模型的基础上,通过引入严格凸二次函数建立系统的二次规划模型,证明其最优解存在且唯一,并给出模型求解的最优性条件.     

无摩擦弹性接触问题的数学规划方法

以二维弹性体为研究对象,系统阐述求解无摩擦接触问题的数学规划方法     

不等式约束优化问题的一个精确增广拉格朗日函数

给出了求解只带有不等式约束非线性规划问题的一个连续可微精确增广拉格朗日函数法,并讨论了它的精确性质.该方法的主要特点是:在适当的假设下,通过对这个增广拉格朗日函数在原问题变量和乘子变量的积空间上进行一个单一的无约束极小化,即可获得原约束问题的解,从而可以有效地使用标准的无约束极小化方法求解不等式约束非线性规划问题.     

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.     

非线性规划中的近似增广拉格朗日函数

介绍了非线性规划中的一种近似增广拉格朗日函数,建立了基于这种增广拉格朗日函数的对偶映射和相应的对偶问题,得到了原问题和对偶问题的强近似对偶和弱近似对偶结果.我们的结果推广了一些已有的结论.     

Mathematical Programming Solution for the Frictional Contact Muitipole BEM

This paper presents a new mathematical model for the highly nonlinear problem of frictional contact. A programming model, multipole boundary element method (BEM), was developed for 3-D elastic contact with friction to replace the Monte Carlo method. A numerical example shows that the optimization programming model for the point-to-surface contact with friction and the fast optimization generalized minimal residual algorithm (GMRES(m)) significantly improve the analysis of such problems relative to the conventional BEM.     

Mathematical Programming Solution for the Frictional Contact Multipole BEM

IntroductionElastic friction contact problems require accuratetracking of the movement of objects before and aftercontact and the interaction during contacts and correctsimulation of the frictional behavior between the con-tact surfaces. The boundary element method (BEM)[1,2]is well suited to accurately describe the variation of thefrictional contact conditions since the highly nonlineareffects only occur on the contact surface. For nonlinear frictional contact, various approacheshave been …     

三维摩擦接触问题的一种混合迭代法

利用迭代法与不动点算法相结合给出了三维摩擦接触问题的一种混合迭代算法,克服了三维问题在接触面上因有无穷多个可能的滑动状态而无法确定带来的困难.该法未引入任何人工变量,且简单易行,计算量小,数值结果也表明了算法的有效性.     

一个二次规划问题的高阶收敛算法

利用凝聚函数对二次规划问题的等价形式进行带参数的磨光,并对参数方程的解曲线进行离散化追踪,在适当的条件下,证明了该算法具有大范围线性收敛和局部任意阶收敛.     

凸二次规划问题的内点算法

提出了一类利用对数障碍函数法求解凸二次规划问题的内点算法，此算法在每次迭代中只需解一个等式约束的二次规划问题(或线性方程组系统)，结构简单，易于计算，最后运用数值仿真测试验证了此方法的有效性。     

半无限规划中的增广拉格朗日鞍点

考虑一类半无限规划问题,它是许多现实生活问题中数学模型的强力工具。采用一种增广拉格朗日方法来解决半无限规划问题,并且在ReductionApproach的条件下,讨论了局部鞍点与局部最优解之间的关系。首先由鞍点的存在性得到了问题的局部最优解。其次在扩展的MF约束条件、强二阶充分条件和扩展的强二阶充分条件下又得到了局部最优解是局部鞍点存在的充分条件。
     

求不定二次规划问题全局解的单调化方法

 不定二次规划是全局优化的一类重要问题,在金融、统计、工程设计等实际问题中有广泛应用。但此类问题可能存在多个非全局最优的局部极值点,所以求其全局最优解变得十分困难。运用单调优化理论提出一种求不定二次规划问题全局最优解的新方法：通过引入新变量将问题等价转化为单调优化问题,然后利用问题的单调结构进行缩减、分割、辅助问题最优值的定界等过程获得近似全局最优解。该解不仅可行且能充分接近真实的全局最优解,数值结果表明方法可行有效。