Kuramoto-Tsuzuki方程一阶线性向后欧拉有限元方法的最优误差估计

对于高维非线性Kuramoto-Tsuzuki方程,给出了一阶向后欧拉有限元全离散格式,并对非线性项采用半隐格式,从理论上证明了离散解的稳定性以及离散解与精确解的无条件最优误差估计.

二维非线性四阶分数阶波动方程的BDF2-WSGI有限元算法

本文主要研究了二维非线性四阶分数阶波动方程的有效数值算法。通过结合二阶BDF2-WSGI时间离散格式与有限元方法对二维非线性四阶分数阶方程进行求解。首先,引入辅助变量,将分数阶四阶波动问题转化为低阶耦合方程,然后利用Riemann-Liouville分数阶积分对所得方程进行积分,最后使用WSGI逼近公式逼近分数阶积分,形成二阶BDF2有限元格式。本文给出了详细的数值算法,并通过一个二维算例进行了数值试验,验证了算法的有效性和收敛性。

非线性时间分数阶四阶混合次扩散和扩散波动方程的混合有限元算法

本文数值求解了一个二维非线性时间分数阶四阶混合次扩散和扩散波动方程,在时间方向上采用L1-CN格式,在空间上通过混合有限元方法进行离散,并且在此基础上,给出了它的全离散格式。最后针对该数值格式提供了算法过程和数值算例,以及详细的收敛结果。

基于非线性有限元降阶方法的网格加筋筒壳结构屈曲承载特性研究

非线性有限元数值计算方法是结构屈曲性能评估的主要手段,然而该方法需要基于精细网格迭代求解,降低结构非线性计算规模是其关键技术之一。采用一种结构非线性有限元降阶方法,对均匀轴向压载荷作用下的网格加筋筒壳结构进行了细致的承载稳定性特性分析。该方法将Koiter初始后屈曲理论与Newton弧长法相结合,通过多次使用Koiter摄动展开来跟踪结构非线性平衡路径。计算比较了特征值屈曲载荷和计及几何非线性效应的非线性屈曲载荷值;采用侧向小扰动载荷模拟结构初始几何形状缺陷,分析了缺陷幅度对临界屈曲载荷的影响规律,在验证了非线性有限元降阶方法分析精度的同时,细致考核了该方法在结构非线性屈曲分析以及缺陷敏感性分析中的计算效率优势。

非线性对流扩散方程的特征有限元方法和分析

讨论了非线性对流扩散方程的特征有限元方法及理论分析,应用先验估计理论得出了最优阶误差估计.

多维半线性双曲型积分微分方程的修正H^1-Galerkin混合有限元方法

利用修正的H1-Galerkin混合有限元方法研究了多维半线性双曲型积分微分方程,得到了半离散解及全离散解的最优收敛阶误差估计,该方法的优点是不需验证LBB相容性条件.

半线性Sobolev方程全离散格式的H^1-Galerkin混合有限元方法

利用H1-Galerkin混合有限元方法研究了一维半线性Sobolev方程,得到了全离散格式的最优阶误差估计,该方法的优点是不需验证LBB相容性条件.

半线性对流占优Sobolev方程的H^1-Galerkin混合有限元方法

利用H1-Galerkin混合有限元方法研究了一维半线性对流占优Sobolev方程,得到了半离散解的最优阶误差估计,该方法的优点是不需验证LBB相容性条件。

耦合非线性抛物方程组的H1-Galerkin混合元方法

利用H1-Galerkin混合有限元方法讨论耦合非线性抛物方程组,得到一维情形的半离散和全离散格式和未知存量函数和它的梯度的最优收敛阶误差估计,而且不用验证LBB相容性条件。最后,通过数值例子验证了该算法的可行性。

预测复合材料有效性质的聚类有限元分析及相互作用矩阵性质研究

复合材料的非线性力学性质对其优化利用具有重要意义.基于数据聚类的思想,提出了聚类有限元分析(FCA)方法快速预测复合材料的非线性力学性质.在简要介绍FCA基本原理和方法的基础上,重点研究了FCA方法中联系施加在块上的均匀本征应变与块平均应力之间的相互作用矩阵,讨论了其自平衡性、完备性和奇异性.对于没有引入平均化误差的极限情况(采用常应变单元,每块一个单元),相互作用矩阵奇异完备,给出的块应力在有限元节点上满足平衡条件.对于一般情况,由于块内应变平均化引入的误差,相互作用矩阵非奇异且给出的块平均应力是在块最小势能意义下的平衡力系,通过补充块应变的协调条件,采用降阶模型和块最小余能原理仍可以高效近似预测复合材料的非线性有效性质.由于采用了块内应力应变的平均化,所得结果可为基于聚类分析的其他降阶模型方法面临类似的问题研究提供参考.

对变系数线性常微分方程的解题方法的探讨

本文依照线性方程的通解结构及其特性,结合自己的认识和体会,总结出解变系数线性常微分方程的各种代换方法与技巧。

波流混合作用的完全非线性数值水槽模型

针对海洋环境的波流混合作用问题,本文利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势.为了避免由于网格运动变形而引起数值不稳定问题,在每一时间步内对网格进行重新划分,通过采用二次形状函数计算新网格的物理量和几何量.与原Boussinesq模型结果对比吻合很好,验证了本模型的准确性.进一步研究了水流作用下波面的变化及水流对波浪非线性的影响,逆流使波浪非线性进一步增强,而顺流使波浪非线性减弱.

智能抛物面桁架天线的建模和模型降阶

设计了一个智能抛物面桁架天线,采用有限元方法得到了它的动力学模型.由于此模型的阶次太高,给以后的振动控制工作带来了极大的困难.采用模态集结法对其高阶模型进行降阶.通过零极点比较、输出曲线比较和将针对低阶模型设计的线性二次型最优控制律加入原高阶模型等方法对降阶结果进行了验证.

非线性抛物型偏积分微分方程的H^1-Galerkin混合有限元方法

本文给出一类非线性抛物型偏积分微分方程的H^1-Galerkin混合有限元方法.给出了一维空间的半离散、全离散格式及最优阶误差估计,并将该方法推广到二维和三维空间.

复合材料层合板非线性热振动分析

采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性.采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律.这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义.

半线性Sobolev方程的H^1-Galerkin混合有限元方法

利用H^1-Galerkin混合有限元方法研究了一维半线性Sobolev方程,得到了半离散解的最优阶误差估计,优点是不需验证LBB相容性条件.

线性随机系统振动模态参数变异规律的研究

采用MonteCarlo随机有限元方法,对多自由度线性振动系统中由于结构参数的随机变异而引起的模态参数(模态频率、模态振型和模态阻尼比)变异的规律进行了研究.文中首次提出了相对均差系数的概念,应用相对均差系数和变异系数这两个无量纲量,从不同角度定量分析随机系统模态参数的变异性.数值试验结果表明,对于小阻尼比例模型,随着结构参数变异性的增大,系统模态频率均值单调变化,较低阶模态频率均值单调减小,高阶模态频率均值单调增加;模态阻尼比均值单调增加;第一阶模态振型相对均值系统的变化很小.一般地,结构参数的随机变异对模态振型均值的影响大于对模态频率、模态阻尼比均值的影响.

一类四阶强阻尼波动方程的混合元误差估计

研究半线性四阶强阻尼波动方程混合有限元方法,给出了混合投影和一些重要引理,证明了半离散格式误差估计.

半线性伪双曲方程最低阶的H^1-Galerkin混合元方法

研究在半离散和全离散格式下,半线性伪双曲方程最低阶的协调H^1-Galerkin混合有限元逼近.具体地,用双线性元逼近原始变量u,用零阶Raviart-Thomas(R-T)元逼近流量p.首先通过泰勒展式和积分恒等式技巧得到了p的一个新的误差估计式.然后,导出了u在H^1模和p在H(div;Ω)模意义下的超逼近性质,改进了已有文献的结果.

抛物型最优控制问题的三次B样条有限元方法

对一类四阶非线性抛物方程最优控制问题提出一种三次B样条有限元方法。状态变量和对偶状态变量用具有更好光滑性的分片三次B样条连续函数进行逼近,控制变量由分片常数函数进行逼近。这样得到的状态变量和对偶状态变量的数值解二阶连续可微。建立最优性系统的全离散格式,并用迭代法进行求解。最后建立数值算例,验证方法的有效性。