Deriving generalized variational principles in general mechanics by using Lagrangian multiplier method

By using the involutory transformations, the classical variational principle——Hamiltonian principle of two kinds of variables in general mechanics is advanced and by using undetermined Lagrangian multiplier method, the generalized variational principles and generalized variational principles with subsidiary conditions are established. The stationary conditions of various kinds of variational principles are derived and the relational problems discussed.

薄板有限元广义混合法及克服病态问题研究

以薄板理论的广义混合变分原理为基础 ,建立了一种适用于薄板弯曲分析的有限元广义混合模式 ,给出了较实用的选择分裂因子的方法 ,算例表明有限元广义混合法比常规位移模式的精度高 ,同时还能克服常规有限元中的某些病态问题。本文还讨论了该法克服常规有限元中某些病态问题的机理。

用有限元广义混合法分析不可压缩或几乎不可压缩弹性体

不可压缩或几乎不可压缩问题在数学上表现为最小势能原理中的某些项趋于无穷大,使得有限元方程产生病态。本文给出了不可压缩或几乎不可压缩弹性分析的广义混合变分原理,以此为基础建立了该类问题的有限元广义混合法。该变分原理的泛函中不含有上面这种奇异项,故其有限元方程不会产生病态。算例表明该有限元法可以同时进行可压缩、不可压缩或几乎不可压缩弹性分析,且精度良好;有限元常规位移法及Herrmann法是该法的特例。

有限元广义混合法及其应用

推导了正交各向异性平面问题广义混合变分原理的泛函，以此为基础建立了该问题的有限元广义混合法。该模型的特点是其中含有一个被称为分裂因子的参数，文中给出了一种选取分裂因子的具体方法。通过算例说明， 适当调整分裂因子的值， 可以达到调整有限元模型的刚度， 降低有限元刚度矩阵的谱条件数， 提高有限元解的精度及克服有限元病态问题的目的。

基于弹性地基梁计算的Daubechies条件小波Ritz法研究

在现有的Daubechies小波Ritz法中,为方便边界条件的引入,借助于位移转换矩阵将Daubechies小波待定系数转换为节点位移。但该方法会降低计算精度,并且计算结果是多个离散的单点位移,不利于进一步解得弯矩、剪力、荷载集度。为寻求更为高效精确的弹性地基梁计算方法,对现有的Daubechies小波Ritz法进行改进,以避免位移转换矩阵的出现,从而提高了计算精度。结合广义变分原理,采用Lagrange乘子法,将边界条件作为附加条件引入自然变分条件下的泛函表达式,构造新的修正泛函。以该修正泛函的驻值条件建立求解矩阵方程组,进而解得未知场函数。此法称为Daubechies条件小波Ritz法。该法计算结果直接是小波基函数待定系数,单元内部任意点的位移均可通过小波基函数得到,也可进一步解得弯矩、剪力、荷载集度,因此比原有方法更为有效。最后,采用受均布荷载的两端铰支弹性地基梁算例,将Daubechies条件小波Ritz法计算结果与基于弹性地基梁理论的解析解进行比较,挠度值(保留小数点后6位小数)与解析解完全一致,弯矩值的相对误差为0.03%,说明Daubechies条件小波Ritz法具有较高计算精度。

广义塑性梯度模型的变分原理和边界条件

在广义塑性力学的双屈服面模型的体积屈服面和剪切屈服面中引进应变梯度项,构造梯度依赖的双屈服面,可以建立广义塑性梯度模型的理论框架,此时的位移率u&、剪切塑性乘子率λ&q、体积塑性乘子率λ&v成了各自独立的变量。为了建立相应的数值模型,构造了增量泛函,建立并证明了3类变量(u&,λ&q,λ&v)变分原理,得到应力边界条件,同时塑性乘子作为自然边界条件给出。

弹性力学广义变分原理的应用条件

研究了在弹性力学的三类变量广义变分原理中 ,变量σij,εij和ui 是否独立 ,是否包含了应力应变关系 .指出了在应用广义变分原理时应满足下列条件 :泛函中的应变能用应变表示 ,应变余能用应力表示 ;在用广义变分原理求实际问题的近似解时 ,三类变量的试探函数可以独立选择 ,但各类变量之间应不违背力学基本关系 .

大地电磁三维矢量有限元正演

采用广义变分原理,基于矢量基函数详细推导了大地电磁三维矢量有限元方程。为了提高计算精度和效率,应用直接法强加边界条件改善总体系数矩阵的条件数,同时使用SSOR(symmetric successive over relaxation)预处理的双共轭稳定梯度法求解复对称大型稀疏线性方程组。并利用国际标准模型与相关参考文献的结果进行了对比,验证了算法的准确性。对一个典型的三维低阻体模型进行正演,得到了不同测线的视电阻率和相位断面图,并与二维正演结果进行对比分析。结果表明:在x方向测线上,ρ_(yx)变化幅度较ρ_(xy)小,中心测线上的ρ_(yx)和ρ_(xy)响应均与二维TM模式条件下的响应特征相似。

局部Lipschitz泛函渐近极值定理及其应用

获得了局部Lipschitz泛函的一个渐近极值定理.作为此定理的应用得到了满足较弱紧性条件的非光滑泛函的临界点存在定理.

Daubechies条件小波有限元法研究

为拓展小波理论在结构工程中的应用,提高结构计算精度,提出了以Daubechies条件小波Ritz法为基础的Daubechies条件小波有限元法。该法结合广义变分原理和拉格朗日乘子法构造修正泛函,根据修正泛函的驻值条件得到全域法求解方程矩阵。根据构件的边界条件,按左右边界对求解矩阵进行相应拆分,构建条件小波单元刚度矩阵,并依据公共节点位移相等原则形成总体刚度矩阵,由此解得各单元的小波基待定系数,即可进一步求解位移场函数、内力分布函数及荷载集度函数。以工程中常见的弹性拉压杆及平面弯曲梁为例,详细阐述了该方法的构造过程。并通过典型算例将Daubechies条件小波有限元法计算值与理论解进行了对比,结果表明:在弹性拉压杆算例中,位移、应力、载荷集度的相对误差均在1.22×10-3%以内;在平面弯曲梁算例中,挠度、弯矩、载荷集度的相对误差均在8.91×10-2%以内。

弹性力学中的加零变换法

定义一类加零变换函数,提供一种关于函数(或泛函)条件极值问题进行加零变换的方法。用加零变换法推导出胡—鹫广义变分原理以及更一般的广义变分原理。

广义Ekeland变分原理的应用

研究了广义Ekeland变分原理在拟度量空间中的一些重要应用.利用广义Ekeland变分原理证明了函数f满足关于α的Takahashi ε-条件当且仅当f满足关于相同α的Hamel ε-条件.此外,利用关于α的Takahashi ε-条件得到了一些重要结论.

含有多个可选择参数的广义变分原理

本文对龙驭球教授所给出的含多个任意参数的广义变分原理进行了研究。基于泛函变换的等价格式,提出了参数选择准则和退化条件。许多已有弹性力学变分原理泛函都是本泛函参数的特殊选择情况。

弹性力学的广义变分原理(二)

基于新的势能和余能密度表示式的基础上,利用变分问题描述了弹性力学问题的各类广义分原理是各种变分约束条件、一般约束条件和变分条件3者之间的匹配问题。并利用拉氏乘手法建立了各类新型的变分原理。这些变分原理开拓了求解工程结构问题的新途径,是建立新的离散方法的理论基础。

广义Ekeland变分原理与泛函的强制性

利用一个广义Ekeland变分原理证明Banach空间上连续可微泛函的一个性质,进而,推广了泛函的强制性与ps条件之间的关系,改进了Tomonari Suzuki已获得的结果.

基于广义变分原理的热传导有限元分析

本文以广义变分原理为基础,推导了热传导问题的有限元公式,并对其中的矩阵和列向量定义了较合理的名称,最后给出了两个简单的算例。

梁结构的区间B样条小波混合有限元法

基于梁结构的广义变分原理和区间B样条小波(BSWI)插值,提出梁的区间B样条小波混合有限元法,建立了分析细长梁和弹性地基梁的静力弯曲、振动模态和稳定性问题的求解通式.根据BSWI函数区间边界的数值特征,得到了梁常见边界条件下的挠度和弯矩小波系数值.BSWI混合有限元法可同时直接求解梁结构的挠度和弯矩,克服了位移有限元法弯矩求解精度不高的缺点.算例结果表明,BSWI混合有限元法计算梁弯矩的精度比BSWI位移有限元法提高了10.9%,说明了BSWI混合有限元法在梁结构应用中的有效性和精确性.

不具Lipschiz条件的一般变分不等式解的带误差Ishikawa迭代逼近

通过引入辅助次微分原理,在Banach空间中证明了一类一般变分不等式解的存在性定理,在非线性算子不具Lipschitz条件下,建立和分析了这类一般变分不等式解的带误差Ishikawa迭代逼近.这些算法和结果改进和推广了许多已知的结果.

机翼和任意族成面叶栅气动正命题的新提法及其变分有限元解法

本文给出了机翼和任意旋成面叶栅流动的正命题（势函数的定解问题）的新提法及其变分有限元解法．将机翼的Ｋｕｔｔａ条件及叶栅主、分流叶片的广义Ｋ－Ｊ条件作为本质边界条件，可以有效地处理机翼和叶栅中分流叶片的割缝条件以及主流叶片的下游周期性条件，避免了传统方法中反复调整机翼及分流叶片环量、叶栅出口气流角以满足Ｋ－Ｊ条件的人工方法，实现了程序自动化，提高了计算速度．

应用一般力学中的广义变分原理来研究Четаев条件

从一般力学的二类变量的广义变分原理的角度 ,说明了一类变量的Hamilton原理的约束方程中的qε+ β具有双重含义 :第一种含义是不能仅仅通过积分约束方程求得它的解 ,即约束是非完整的 ;第二种含义是qε + β的导数必为 qε + β,即满足关系式 qε + β=ddtqε+ β.虽然上述双重含义是并存在的 ,但是 ,在某种情况下第一种含义表现得比较明显 ,在另一种情况下第二种含义表现得比较明显 .在此基础上 ,推导出Четаев条件的几种等价的表达形式 ;说明了qε+ β 的双重含义在全部代入法和Lagrange乘子法中的体现 .