参变量变分原理的提出、发展与应用

参变量变分原理及其参数二次规划算法是由钟万勰院士1985年针对弹性接触边界非线性问题首次提出来的,经过将近40年的不断发展,目前参变量变分原理已经成功应用于各个领域,其中包括弹塑性分析、接触问题、润滑力学、岩土力学、变刚度杆系结构、先进材料性能分析、材料的蠕变与损伤、柔性结构力学和LQ最优控制等各个工程领域.本文首先回顾了参变量变分原理的起源,介绍了参变量变分原理的基本概念,然后以弹塑性分析问题为例,阐明建立参变量变分原理的理论模型以及实现数值参数二次规划求解原理,最后详细回顾了参变量变分原理的基本理论与相应数值算法在各个领域的发展及其工程应用,展示了参变量变分原理在求解各类非线性问题的特色与优势.

非保守弹性动力系统两类变量的广义拟变分原理及其应用

按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性动力学的各基本方程分别乘上相应的虚量,然后在相应的体积域和面积域上积分,将积分式代数相加,再将代数和在时间域上积分,代入本构关系,并考虑到体积力和面积力均为伴生力,进而建立了非保守弹性动力系统的第1类两类变量的广义拟变分原理;再应用类似的方法,通过代入另一类本构关系,建立了非保守弹性动力系统的第2类两类变量广义拟变分原理。应用第1类两类变量广义拟余能原理给出同时求解1个典型的非保守弹性动力系统的固有频率、变形和内力的计算方法。最后,讨论了有关问题。

电磁弹性动力学初边值问题12类变量广义变分原理

基于Yao建立的电磁弹性固体广义变分原理,运用关于非传统Hamilton型广义变分原理的方法,建立了电磁弹性动力学初边值问题的12类变量广义变分原理,可反映该问题的全部特征,其独立变分变量为该问题的全部变量,即位移、速度、动量、应变、应力、电位移、磁感应强度、电场强度、磁场强度、电标量势、磁标量势和磁矢量势。本文建立的广义变分原理可为电磁弹性动力学提供建立杂交或混合有限元等变分近似解法的理论基础。

凑合反推法和弹性理论中的多变量广义变分原理

详细介绍了如何应用凑合反推法 (semi_inversemethod)构造弹性理论中的两类独立变量的广义变分原理 (包括熟知的Hellinger_Reissner变分原理 ,Hu_Washizu变分原理 )及三类独立变量的广义变分原理 (钱伟长广义变分原理 ) · 应用凑合反推法还可以清楚地看出各变量之间的约束关系 ,从而再一次证明了Hu_Washizu变分原理实际上是两类独立变量的广义变分原理·

有限位移理论线弹性力学二类和三类混合变量的变分原理及其应用

提出了有限位移理论线弹性力学二类混合变量和三类混合变量的变分原理.考虑已知边界条件的变化并应用有限位移理论的功的互等定理,在导出上述两类变分原理的过程中起到了关键作用和桥梁作用.首先,考虑已知位移边界条件的变化和应用功的互等定理,导出了二类混合变量的最小势能原理.用类似的方法,导出了二类混合变量的驻值余能原理.应用应变能密度和应力余能密度的关系式于上述两个变分原理,得到三类混合变量的变分原理.然后,给出了二类和三类混合变量的虚功原理和虚余功原理.同时,应用拉氏乘子法导出了广义变分原理.以一个算例说明了在某些情况下拉氏乘子法会失效,介绍了构成广义变分原理泛函的半逆法.最后,应用二类混合变量最小势能原理计算了一大挠度悬臂梁的弯曲.

准静态电磁热弹性体第二类H-R型广义变分原理

应用变积方法建立了准静态电磁热弹性体的势能原理和第二类H-R型广义变分原理,并检验了变分原理的正确性,为电磁热弹多场问题的近似计算提供理论基础。

一般力学初值问题两类变量的广义变分原理

为了建立一般力学初值问题两类变量的广义变分原理,首先明确两类变量的基本方程,应用Laplace变换将基本方程变换到像空间,按照广义力和广义位移之间的对应关系,将各基本方程乘上相应的虚量,代数相加,进而建立了一般力学初值问题的像空间中两类变量的广义变分原理.然后,用Laplace逆变换将像空间中的广义变分原理反演到原空间,进而建立了一般力学初值问题的原空间中两类变量的广义变分原理.并以弹性动力学为例,说明了像空间和原空间中的势能函数和余能函数的内涵.

一般力学初值问题三类变量的广义变分原理

一般力学初值问题的广义变分原理的研究,是一个相当重要的研究领域.它不仅在有限元素法和其他近似计算方法中得到广泛应用,而且可以方便地求得一般力学初值问题的精确解.首先,明确了一般力学初值问题的基本方程,应用Laplace变换将基本方程变换到像空间,按照广义力和广义位移之间的对应关系,将各基本方程乘上相应的虚量,代数相加,进而建立了一般力学初值问题的像空间中的三类变量的广义变分原理.然后,应用Laplace逆变换将像空间中的广义变分原理反演到原空间,进而建立了一般力学初值问题的原空间中的三类变量的广义变分原理.并且,将三类变量的广义变分原理进行退化,得到像空间和原空间中的几个两类变量的广义变分原理和经典变分原理.最后,以弹性动力学为例,说明了像空间和原空间中的势能函数和余能函数的丰富的内涵.

非保守弹性动力学初值问题两类变量的广义变分原理

非保守系统广义变分原理的研究涵盖了许多学科,是一个相当重要的研究领域.按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性动力学的动态平衡方程和几何方程分别卷乘上相应的虚量,然后积分、代数相加.考虑到体积力和面积力均为伴生力,建立了非保守系统初值问题卷积型两类变量的广义拟变分原理.应用第一类卷积型两类变量广义拟余能原理研究了一个典型的非保守动力学系统初值问题的动态特性,并给出同时求解该系统的内力和变形两类变量的计算方法.理论和计算都表明,将非保守系统卷积型两类变量广义拟变分原理和计算方法退化到保守系统,可得到保守系统卷积型两类变量广义变分原理和相应的计算方法.

弹性基础梁的两变量广义变分原理

利用拉格朗日乘子法,对弹性基础梁建立了一个以挠度w及地基反力p为两变量的广义变分原理,其泛函驻值等价于基础梁的一组由微分-积分方程构成的基本方程及其边界条件。

以Atluri应力和左伸长张量为共轭变量的有限弹性广义变分原理

本文提出了以Atluri应力张量和左伸长张量为共轭应力应变量的有限弹性变形广义变分原理。

弹性薄板大挠度问题两类变量的广义变分原理

应用变积方法,按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性薄板大挠度问题的平衡方程和几何方程乘上相应的虚量,然后积分,代数相加,代入本构关系,建立弹性薄板大挠度问题两类变量的广义势能原理。通过代入另一类本构关系,再应用类似如上的方法,建立弹性薄板大挠度问题两类变量的广义余能原理。再将这两种两类变量的广义变分原理分别退化到弹性薄板大挠度问题的势能原理和余能原理。

多元复合地基压缩模量参变量变分原理解析解

选取双折线模型作为土的弹塑性本构模型 ,并在假设桩土变形协调的前提下 ,应用参变量变分原理求解多元复合地基的复合模量在弹性及塑性状态下的解析解。该解在桩间土为弹性状态时与目前工程中应用的面积加权法结果一致 ;当桩间土进入塑性状态时 ,与荷载及土的前后刚度比等因素有关。最后 ,采用大型有限元分析软件ANSYS对以上结论进行仿真验算。

两相邻边固定两相邻边简支弹性薄板的两类变量广义变分原理

按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性薄板的平衡方程和几何方程乘上相应的虚量,然后积分,代数相加,代入本构关系,进而建立两相邻边固定两相邻边简支弹性薄板的两类变量广义势能原理。通过代入另一类本构关系,再应用类似如上的方法,建立两相邻边固定两相邻边简支弹性薄板的两类变量广义余能原理。再将这两种两类变量的广义变分原理分别退化到弹性薄板的势能原理和余能原理。最后,应用两类变量广义余能原理求解弹性薄板的挠度。

参变量变分原理求解土的变形模量与压缩模量间的关系

运用参变量最小势能原理推导了弹性及塑性状态下的土的变形模量与压缩模量间的关系 ,认为两者比值与土的内摩擦角、泊松比 μ及粘聚力c等土性指标有关 .提出了塑性影响因子α及临界应力p 的概念 ,指出当试验时土体应力大于土体的临界应力值时 ,变形模量与压缩模量的理论关系式应引入塑性影响因子α,从而克服了以往基于弹性理论得出的变形模量理论值远小于试验值的不足 .

广义变分原理的结构形状优化伴随法灵敏度分析

提出了一种利用伴随变量进行结构形状优化灵敏度分析的新方法.基于广义变分原理,考虑了形状优化中位移边界条件的变化对结构响应的影响.新方法弥补了Arora等人所提出的形状优化灵敏度分析变分原理中的缺陷,为采用伴随法进行灵敏度分析提供了新的框架.

损伤粘弹性力学的广义变分原理及应用

从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型· 应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理· 把它们应用于带损伤的粘弹性Timoshenko梁,得到了Timoshenko梁的统一的运动微分方程。

基于广义变分原理的铁路无缝道岔计算理论

在继承现有试验成果的基础上 ,将广义变分原理应用于铁路无缝道岔结构体系的分析 ,提出了一种新的铁路无缝道岔计算理论 ,建立了较为完善的计算模型 ,在假设钢轨纵向位移函数的基础上 ,计算了无缝道岔结构体系各部分的能量 ,通过广义变分法建立了结构体系的平衡方程 ,编制了计算程序 。

动力学分区变分原理及其广义变分原理

本文引用并推广文的分区最小位能原理,提出并论证了动力学分区变分原理,并进一步采用钱伟长提出的引入拉格朗日乘子并加以识别的方法(1980,1985),得到了不完全和完全的动力学分区广义变分原理。本文采用笛卡尔张量符号。

随机变量的变分原理及有限元法

本文将材料的随机性,结构几何形状的随机性,力的边界条件和位移边界条件的随机性,直接引入泛函变分表达式中,应用小参数摄动法,提出了统一的随机变量的变分原理及有限元法.从算例表明,应用此方法处理随机变量的力学问题,具有程序实施简便,计算效率高等优点.