非完整约束系统几何动力学研究进展:Lagrange理论及其它

近10年来,非完整力学的发展主要集中在两个相互关联的方向上,一个是非完整运动规划,另一个则是非完整约束系统的几何动力学,这两个研究方向都充分地利用了现代几何学,如纤维丛理论、辛流形和Poisson流形结构等等.本文主要综述非完整约束系统几何动力学的外附型和内禀型Lagrange理论,包括非定常力学系统所需要的射丛几何学的基本概念、射丛按约束的直和分解、约束流形上的水平分布、 D'Alembert-Lagrange方程与Chaplygin方程的整体描述、以及Riemann-Cartan流形上的非完整力学,文中对Chetaev条件和d-δ交换关系的几何意义作了深入讨论.除此之外,简要评述非完整力学的Hamilton理论与赝Poisson结构、Noether对称性和Lie对称性、动量映射与对称约化、 Vakonomic动力学等几个非常重要专题的研究进展.

分析力学基本问题及其变分原理的研究进展

回顾经典力学的发展历程,综述五十年来我国在分析力学的基本问题以及变分原理上的研究进展,展示了我国学者为推动分析力学学科发展作出的贡献。对若干重要事件和观点予以评价,对学科的未来发展予以展望。

分数阶动力学的分析力学方法及其应用

综述我们在分数阶动力学分析力学方法的研究进展,包括:分数阶动力学系统的分析力学表示,构造分数阶动力学模型的分析力学方法,构造分数阶动力学模型团簇的分析力学方法,三类分数阶Lie群无限小变换方法,分数阶动力学系统的对称性、对称性摄动和共形不变性的分析力学方法,分数阶动力学系统的代数结构与Poisson积分的分析力学方法,构造分数阶动力学系统积分不变量的分析力学方法,分数阶动力学系统梯度表示的分析力学方法,分数阶动力学系统稳定性的分析力学方法,分数阶微分方程的分析力学方法等,介绍了对于物理学、力学、生物学、非线性科学等领域的10多种分数阶动力学模型的应用,并指出了若干进一步研究的问题.

一个新的分数阶动力学模型团簇:分数阶Emden-Fowler模型团簇

发现而且构造了一个新的分数阶动力学模型团簇,即分数阶Emden-Fowler动力学模型团簇.首先,介绍了分数阶广义Hamilton方法.然后,利用分数阶广义Hamilton方法,构造了一个新的分数阶动力学模型,即分数阶Emden-Fowler动力学模型.进一步,利用分数阶和非线性问题不确定性的分数阶广义Hamilton表示,发现并构造了分数阶Emden-Fowler动力学模型团簇.最后,对于分数阶Emden-Fowler动力学模型及其团簇的后续研究,给出讨论与总结.

Chetaev型约束力学系统Appell方程的Lie对称性与守恒量

研究Chetaev型约束力学系统Appell方程的Lie对称性和Lie对称性直接导致的守恒量.分析Lagrange函数和A函数的关系;讨论Chetaev型约束力学系统Appell方程的Lie对称性导致的守恒量的一般研究方法;在群的无限小变换下,给出Appell方程Lie对称性的定义和判据;得到Lie对称性的结构方程以及Lie对称性直接导致的守恒量的表达式.举例说明结果的应用.

相对运动动力学系统Appell方程Mei对称性导致的Mei守恒量

研究相对运动动力学系统Appell方程的Mei对称性及其直接导致的Mei守恒量.在群的无限小变换下,给出相对运动动力学系统Appell方程Mei对称性的定义和判据;得到相对运动动力学系统Appell方程Mei对称性的结构方程以及Mei对称性直接导致的Mei守恒量的表达式.举例说明结果的应用.

事件空间中单面非Chetaev型非完整系统Nielsen方程的Mei对称性与Mei守恒量

研究事件空间中单面非Chetaev型非完整系统Nielsen方程的Mei对称性和Mei守恒量.建立系统的运动微分方程,给出系统Mei对称性、弱Mei对称性、强Mei对称性的定义和判据,得到由Mei对称性直接导致的Mei守恒量的存在条件以及Mei守恒量的表达式.举例说明结果的应用.

非完整系统的形式不变性与Hojman守恒量

研究非完整力学系统的形式不变性导致的非Noether守恒量———Hojman守恒量 .在时间不变的特殊无限小变换下 ,给出非完整系统形式不变性的确定方程、约束限制方程和附加限制方程 ,提出并定义弱 (强 )形式不变性的概念 .研究特殊形式不变性导致特殊Lie对称性的条件 ,由系统的特殊形式不变性 ,得到相应完整系统的Hojman守恒量以及非完整系统的弱Hojman守恒量和强Hojman守恒量 .

事件空间中单面非Chetaev型非完整约束系统的Mei守恒量

研究事件空间中单面非Chetaev型非完整系统的Mei对称性和Mei守恒量.建立系统的运动微分方程,给出系统Mei对称性、弱Mei对称性、强Mei对称性的定义和判据,得到系统Mei守恒量的存在条件以及Mei守恒量的表达式.举例说明结论的应用.

非完整系统Nielsen方程的Mei对称性与Mei守恒量

研究了Chetaev型非完整非保守系统带乘子的Nielsen方程的Mei对称性和Mei守恒量.对Chetaev型非完整非保守系统带乘子的Nielsen方程的运动微分方程、Mei对称性的定义和判据、Mei对称性直接导致的Mei守恒量的条件以及守恒量的形式进行了具体的研究.举例说明结果的应用.

广义Hamilton系统的Mei对称性导致的Mei守恒量

研究广义Hamilton系统的Mei对称性导致的守恒量.首先,在群的一般无限小变换下给出广义Hamilton系统的Mei对称性的定义、判据和确定方程;其次,研究系统的Mei守恒量存在的条件和形式,得到Mei对称性直接导致的Mei守恒量;而后,进一步给出带附加项的广义Hamilton系统Mei守恒量的存在定理;最后,研究一类新的三维广义Hamilton系统,并研究三体问题中3个涡旋的平面运动.

Lagrange系统一类新型的非Noether绝热不变量——Lutzky型绝热不变量

研究了Lagrange系统的Lie对称性摄动与新型的非Noether绝热不变量.列出了未受扰Lagrange系统的Lie对称性导致的Lutzky型精确不变量;基于力学系统的高阶绝热不变量的定义,研究在小扰动作用下Lagrange系统Lie对称性的摄动,得到了系统的一类Lutzky形式的绝热不变量.举例说明方法和结果的应用.