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.

浅谈变分原理及其一些应用

给出了变分原理的基本形式以及变分极值的欧拉-拉格朗日方程的推导,其次以短程线、测地线、最速降线和等周问题为例,分别推导出各具体形式的欧拉-拉格朗日方程表示式,并对相应原问题给出求解过程以及各种相关的推广.

b-距离空间中均衡形式的向量值Ekeland变分原理

在b-距离空间中建立了均衡形式的向量值Ekeland变分原理,由此推出了b-距离空间中向量值Caristi-Kirk型不动点定理和向量值Oettli-Thera定理,并得到上述三个定理之间的等价性。这些结果是b-距离空间数值形式结果的推广。

强b-距离空间中的Ekeland变分原理

本文在强b-距离空间中建立实值Ekeland变分原理,由此推出强b-距离空间中的Caristi型不动点定理和Takahashi非凸极小化定理.同时在强b-距离空间中给出均衡形式的Ekeland变分原理的若干等价命题.我们的结果与距离空间中相应结果形式一致,也是距离空间中结果的推广.

二维八次对称准晶平面弹性问题的Hamilton混合能变分原理

通过构造新的状态向量,建立了二维八次对称准晶平面弹性问题的可分Hamilton系统,新状态向量的分量是真实的力学量,从而简化了变分原理的推导过程。基于导出的斜对角Hamilton算子的结构特点,引入两个对偶微分方程,在一般边界条件下得到了Hamilton混合能变分原理。

变质量完整系统的Herglotz型微分变分原理与守恒律

为了进一步探究变质量力学系统的Herglotz变分问题与其守恒律的关系,论文基于Herglotz微分变分原理构建变质量完整系统的守恒律。给出变质量完整系统的Herglotz型广义变分原理,导出变质量完整系统的Herglotz型微分变分原理。引进空间和时间的生成元,建立Herglotz型微分变分原理不变性条件的变换,并基于该原理构建变质量完整系统的Herglotz型守恒量及其逆定理。最后,给出两个算例以说明结果的应用。

集值映射下Packing熵的变分原理

为了丰富动力系统中熵理论的研究,在度量空间中定义了半度量函数dn,并引入集值映射,在该条件下定义子集上Packing拓扑熵,得到子集上Parking拓扑熵的变分原理为h^(P)_(top)(f,K)=sup{h_(μ)(f):μ∈M(X),μ(K)=1},其中h^(P)_(top)(f,K)是集合K的Packing拓扑熵.

变分原理在梁弯曲中的应用

以梁弯曲中的固端梁和简支梁为例,推导了最小势能原理和最小余能原理在梁弯曲中的应用,进一步列出位移平衡方程和力的边界条件.该方法为变分原理在梁弯曲的应用提供理论参考,并且为研究不同约束条件下梁弯曲理论奠定基础.

变分原理分析混凝土箱梁的剪力滞效应

本文针对翼板沿截面宽度方向变厚度的混凝土箱梁,利用势能变分原理,建立单室混凝土箱梁的剪滞效应分析方法。基于选定的剪力滞翘曲位移函数,提出变厚度翼板的广义截面常数计算公式。针对常见的简支梁和悬臂梁,导出集中力和均布荷载作用下的考虑剪滞效应的纵向应力和竖向挠度计算公式。通过对算例混凝土简支箱梁的剪力滞效应采用板壳数值解和本文理论解的对比分析,验证本文分析方法的精度。通过改变翼板厚度,研究混凝土箱梁翼板厚度变化对剪力滞效应的影响规律。

应力场、渗流场和流场耦合系统定边值定初值问题的变分原理

建立了基于应力场、渗流场和流场耦合系统定边值定初值问题的变分原理， 并导出了相应的有限元方程。

基于哈密顿动力系统新变分原理的保辛算法之一:变分原理和算法构造

提出了哈密顿动力系统的一个新变分原理,并基于此变分原理构造了四类保辛算法。通过新的变分原理定义修正作用量,然后将位移和动量采用拉格朗日多项式近似,并采用高斯积分对时间近似积分得到近似的修正作用量。在修正作用量的基础上,通过选择时间步两端不同的位移或动量作为独立变量,可构造四种不同类型的保辛算法。

三维稳定渗流的随机变分原理及有限元法

将渗透系数作为随机场引入泛函变分表达式中,应用小参数摄动法,推导建立了三维稳定渗流的随机变分原理和相应的随机有限元列式。并由此推导得到了水头、水力坡降的均值和方差表达式。为应用随机有限元方法对随机渗流进行分析提供了理论依据。最后,计算了一个典型堤防的水力坡降均值和标准差,分析了水力坡降标准差与渗透系数变异性之间的关系,结果表明此方法程序实施简便,计算效率较高。

磁电弹性体修正后的H-R混合变分原理和状态向量方程

以三维弹性体的Hellinger_Reissner(H_R)混合变分原理为基础,建立了三维磁电弹性体修正后的H_R混合变分原理,通过变分运算得到了磁电弹性板的状态向量方程,并应用该原理导出了平面内离散元素的状态向量方程,为半解析法在磁电弹性板问题上的应用奠定了理论基础· 最后指出:纯弹性体。

基于哈密顿动力系统新变分原理的保辛算法之三:数值算例

文献[1,2]给出了四种不同类型的求解哈密顿动力系统的数值方法,并证明了它们的保辛特性。本文将讨论这四类算法的具体数值性能,包括算法的线性稳定性,精度和效率等。

一种基于Hamilton型拟变分原理的时间子域法

本文首先给出有阻尼线弹性动力学的一类变量广义Ｈａｍｉｌｔｏｎ型拟变分原理，它能反映动力学初值一边值问题的全部特征。然后，以这类Ｈａｍｉｌｔｏｎ型拟变分原理为基础，提出一种时间子域以五次Ｂ样条函数插值的时间子域法。算例表明，这种动力响应分析新方法的精度和计算效率都明显高于国际上常用的Ｗｉｌｓｏｎ－法和Ｎｅｗｍａｒｋ－β法。

饱和土动力固结分析中的变分原理

给出文献的饱和土动力微分方程变分所对应的泛函表达式,这对饱和多孔介质的动力固结问题数值分析具有重要意义。

压电材料变分原理逆问题的研究

研究了压电材料变分原理的逆问题，采用文献［８］提出的变积方法，系统地建立了压电材料的变分原理及其广义变分原理，除得到文献中已有的结果外，还得到了一些新的变分原理，为建立压电材料的有限元分析模型提供了依据。

压电材料修正后的H-R混合变分原理及其层合板的精确法

将三维弹性体的Hellinger-Reissner(H-R)混合变分原理引入到具有机-电耦合效应的压电材料静力学问题中,建立了压电材料修正后的H-R混合变分原理,通过变分运算和分部积分得到了压电材料的状态向量方程。给出了四边简支的压电材料层合板静力学状态向量方程的精确求解方法,数值实例的结果证明了方法是正确性的。这里的理论和求解方法同样适应于纯弹性材料板和压电材料板混合的层合板静力学问题的分析。变分原理将有利于压电材料问题相应的半解析法或有限元法的推导。

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。

厚板哈密顿求解体系及其变分原理与正交关系

将哈密顿求解体系推广应用于Reissner-Mindlin厚板问题。首先导出了厚板哈密顿对偶微分方程,然后采用换元乘子法导出了厚板哈密顿变分原理的泛函表示式,最后提出并证明了厚板理论的两个正交关系。厚板哈密顿体系的理论成果将为研究厚板解析解和有限元解提供新的有效工具。