基于S-R和分解定理的二维几何非线性问题的虚单元法求解

应变-旋转(Strain-Rotation,S-R)和分解定理为分析几何非线性问题提供了合理可靠的理论基础,但用有限元求解时会遇到大变形发生后的网格畸变问题。近年提出的虚单元法(Virtual element method,VEM)适用于一般的多边形网格,因此,该文尝试使用一阶虚单元求解基于S-R和分解定理的二维几何非线性问题,以克服网格畸变的影响。基于重新定义的多项式位移空间基函数,推演获得一阶虚单元分析线弹性力学问题时允许位移空间向多项式位移空间的投影表达式;按照虚单元法双线性格式的计算规则,分析处理基于更新拖带坐标法和势能率原理的增量变分方程;进而建立离散系统方程及其矩阵表达形式,并编制MATLAB求解程序;采用常规多边形网格和畸变网格,应用该文算法分析均布荷载下的悬臂梁和均匀内压下的厚壁圆筒变形。结果与已有文献和ANSYS软件的对比表明:该文算法在两种网格中均可有效执行且具备足够数值精度。总体该文算法为基于S-R和分解定理的二维几何非线性问题求解提供了一种鲁棒方法。

Weyl定理与(R)性质的判定

利用半Fredholm算子的扰动不变性,研究有界线性算子与上三角算子矩阵的Weyl型定理。首先,给出有界线性算子同时满足Browder定理和(R_(1))性质,或者同时满足Weyl定理和(R)性质的充要条件;然后,讨论上三角算子矩阵同时满足Weyl定理和(R)性质的条件。

算子函数的a-Weyl定理和(R)性质

文章利用谱集的关系给出判定有界线性算子分别满足a-Weyl定理和(R)性质的新方法,在此基础上,得到算子同时满足a-Weyl定理和(R)性质的充要条件;然后,讨论了算子函数满足a-Weyl定理和(R)性质的充要条件,最终得到算子函数同时满足a-Weyl定理和(R)性质的判定方法。

S-R分解定理的唯一性、存在性和客观性

对于连续体的一切物理可能的变形场，其变形梯度张量F可被分解为一个对称张量S和一个正交张量R的直和，这便是S-R分解定理．本文通过矩阵方法和张量方法证明了S-R分解定理的唯一性、存在性和客观性．

火灾下钢筋混凝土板的热弹塑性有限元分析——基于S-R分解原理(Ⅰ:理论)

火灾试验研究表明,火灾下钢筋混凝土受弯构件的变形非常大,转动也很大,尤其是单面受火的板。基于S-R分解原理的更新拖带坐标有限元法分析这类构件,有利于跟踪变形物体中各点的变化,保证单元的质量守恒。用有限元增量法求解,还可以避免对坐标的修正,而且将转动作为一个独立的自由度,提高了求解效率,特别适合于几何非线性、材料非线性问题的求解。本文采用此方法对火灾下钢筋混凝土板进行编程分析。同时,为克服在时间步内温度路径难于确定的问题,本文给出了平面应力状态下的混凝土热弹塑性积分方案的初值表达式。通过实际编程发现,该方法求解效率高,精度也比较好。

火灾下钢筋混凝土板的热弹塑性有限元分析——基于S-R分解原理(Ⅱ:算例分析)

采用基于S-R分解原理的更新拖带坐标有限元法,对火灾下钢筋混凝土板进行了数值模拟.并以标准升温为条件,探讨了不同的钢筋保护层厚度、钢筋及混凝土强度等级、荷载水平、板厚等因素,对钢筋混凝土简支板抗火性能的影响.计算结果表明,构件变形主要是由非线性温度场引起的热变形.为采取一些简单的设计思想来完善钢筋混凝土构件抗火性能提出了建议.

考虑阻尼的状态向量方程和层合板的振动分析

基于考虑弹性体粘滞阻尼的修正后的Hellinger-Reissner(H-R)变分原理,推导了相应的状态向量方程.结合精细积分法和Muller法为四边简支矩形层合板的简谐振动分析提出了新的方法.依据线性阻尼振动理论,简要地给出了复合材料层合板欠阻尼、临界阻尼和过阻尼3种自由运动的通解公式.通过数值实例研究了粘滞阻尼对复合材料层合板振动的影响.丰富了状态向量方程的理论体系和应用领域.

基于S-R和分解定理的三维几何非线性无网格法

S-R(strain-rotation)和分解定理克服了经典有限变形理论的一些缺点,使其可以为几何非线性数值分析提供可靠的理论基础.对于大变形问题,由于无网格法(element-free method)避免了对单元网格的依赖,从而从根本上避免了有限单元法(finite element method,FEM)的单元畸变问题,保证了求解精度.因此,将无网格法和S-R和分解定理结合起来势必能建立一套更加合理可靠的几何非线性数值计算方法.目前基于S-R定理的无网格数值方法研究较少并且只能用于二维平面问题的求解,但实际上绝大多数问题都必须以三维模型来进行处理,因此建立适用于三维情况的S-R无网格法是非常有必要的.本文给出了适用于三维情况的S-R无网格法:采用由更新拖带坐标法和势能率原理推导出来的增量变分方程,利用基于全局弱式的无网格Galerkin法(EFG)得到了用于求解三维空间问题的离散格式.利用MATLAB编制三维S-R无网格法程序,对受均布载荷的三维悬臂梁和四边简支矩形板结构的非线性弯曲问题进行了计算.最后将所得的数值结果与已有文献进行了比较,验证了本文的三维S-R无网格数值算法的合理性、有效性和准确性.本文的三维S-R无网格数值算法可以作为一种可靠的三维几何非线性数值分析方法.

两种有限变形力学理论的分析

为研究经典有限变形理论与和分解有限变形理论在非线性大变形力学分析中的区别与联系,在应力、应变定义的基础上,以大变形典型算例之一的有限转动与伸长为例,分别推导出该算例在这两种力学理论计算下的应力应变结果。计算结果表明:经典变形理论得出的形变张量不是唯一的;经典有限变形力学理论计算下的应力应变值要远大于和分解有限变形力学理论计算下的应力应变值。

悬臂梁角点的应力非对称问题的实验研究

采用网格法研究弹性悬臂梁自由端角点在端部竖向均布荷载下的大变形,利用现代图像采集技术获得实验图像,借助MATLAB图像处理技术对图像数据进行处理,以应变与转动的S-R分解定理为理论基础,计算整旋角并绘制整旋角等高线分布图。等高线分布图显示越靠近角点处,整旋角的等值线越密集,即角点处的整旋角的梯度增大,从而证明体力矩的存在是引起悬臂梁自由端角点应力非对称现象的原因。

基于S-R和分解定理的无网格Galerkin法求解几何非线性问题

针对几何非线性问题,基于S-R和分解定理与更新拖带坐标描述法,从运动变换的角度出发,由虚功率原理建立全局弱式积分方程.采用无网格Galerkin法(EFG)求得该问题的数值解.对于非线性问题的数值计算,通常采用增量和迭代法.S-R和分解定理给出了一种新的应变张量,该应变张量能合理地反映大位移大转动情况下物体的应变状态及转动情况,而且有利于求解几何非线性问题.数值算例验证了该方法的合理性和有效性.

L-凸空间内的广义L-R-KKM型定理及应用

作为古典的KKM映像的推广,在L 凸空间内引入了广义L R KKM型映像,在非紧设置下证明了某些广义L R KKM型定理,给出了对极大极小不等式和鞍点存在性问题的应用,这些定理及应用推广了原有的一些结论.

无粘结预应力混凝土板火灾行为的非线性分析

火灾试验研究表明,火灾下无粘结预应力混凝土受弯构件的变形非常大,其中转动也很大,尤其是单面受火的板,是典型的材料非线性、几何非线性问题。如何对其进行精确、高效地求解是值得关注的问题。而基于S-R分解原理的更新拖带坐标有限元法有诸多优点:有利于跟踪变形物体中各点的变形;保证单元的质量守恒;在有限元增量法求解时,还可以避免对坐标的修正;而且将转动作为一个独立的自由度,提高了求解效率。在升温过程中,虽然预应力钢筋的应力处处相等,但其各点的温度不同,导致各点的温度应变、蠕变、塑性应变均不同。预应力筋必然产生滑移。本文采用该方法对火灾下无粘结预应力钢筋混凝土板进行编程分析。通过实际算例验证该算法的可靠性,该方法求解效率高,精度也比较好。

壳体结构非线性分析的扁壳有限元法

用单位纵横向曲条条带法构造了扁壳单元的空间位移模式，依据拖带坐标描述法和S-R分解定理，导出了扁壳结构几何非线性分析的有限单元U.C．（updatedco-movingcordinate）列式．算例表明，该计算方法精度高，收敛性好．

混合单调算子的不动点定理及应用

讨论了混合单调算子的一些不动点定理．作为应用，给出了Ｂａｎａｃｈ空间中带有不连续项的混合单调Ｖｏｌｔｅｒａ积分方程的耦合拟解存在性定理．

拓扑空间中关于容许集值映象的重合点定理(英文)

利用广义RKKM映象,在不具有任何凸性结构的拓扑空间中证明了一个关于容许集值映象的重合点定理.作为应用,证明了一个抽象变分不等式,一个KKM型定理和不动点定理.

FC-空间中的截口定理及其应用

将KyFan截口定理推广到FC-空间.作为应用,在FC-空间上进一步推广了Browder不动点定理,并研究了向量值函数的极大极小值,极大极小不等式以及鞍点问题.

拓扑空间中的KKM选择与KKM定理

在FC-空间中引入R-KKM选择和R-KKM映射,给出了非空交定理,证明了一个极大极小不等式,推广了近期文献中的一些相关的结果.

基于S-R和分解定理的几何非线性问题的数值计算分析

为了探究几何非线性问题的数值求解方法,采用理论推导、MATLAB编程计算、有限元模拟相结合的方法,基于S-R和分解定理及更新拖带坐标描述法,运用插值型无单元Galerkin方法对几何非线性问题的增量变分方程进行了推导,并通过四点Gauss积分法和不动点迭代法对其进行求解.最后以平面悬臂梁的大变形问题为例进行求解计算,发现与ANSYS的计算结果拟合相似度很高,说明了所采用的几何非线性力学理论及数值计算方法的正确性和合理性,为求解几何非线性问题提供了一种新的依据.

一个猜想与费马大定理

通过电脑上数千次的验算，提出了一个R猜想，并在多种情况下，从理论上证明了R猜想。此外，还利用R猜想证明了费马大定理，讨论了它和费马大定理的关系。同时，以一元二次方程式为例，指出了R猜想的其他应用。