子域精细积分及偏微分方程数值解

对于偏微分方程半解析法的方程，精细时程积分虽然能求出高度准确的解，但往往面临矩阵尺度太大的困难，另一方面差分法虽然有带宽小的优点，但有稳定性及精度方面的问题，本文提出子域精细积分法，既可利用精细积分的数值优点，又有带宽小的好处，数值例题表明了子域精细积分法的效能。     

解变系数偏微分方程的任意差分精细积分法

本文提出用任意差分精细积分法来求解变系数偏微分方程,它既保留了差分法的优点,又具备有限元法易于处理各种边界条件的特点,同时还是高精度是式差分格式。了后,用一算例来验证了本文方法的正确性和精确性。     

解对流方程的子域精细积分并行算法

基于子域精细积分的思想,针对对流方程初边值问题,首先提出了含参数a＞0的一族三层显格式和一族二层隐格式,它们的局部截断误差分别为O(a△t+△t2+△x2)和O(α△t+△t+△x2).当参数a≥(In△t-ln△x)/2△t时三层显格式是稳定的,而二层隐格式则对所有的参数α＞0都是无条件稳定的.然后,以二层隐格式为基础,设计了一种交替分组显武迭代(AGEI)方法,并证明了该迭代过程的收敛性.由于三层显格式和AGEI方法的整个计算过程都是显式的,所以非常适合于并行计算.文末的数值算例表明,上述方法具有很高的精确度和良好的实用性.     

精细时程积分法及其数值衍生格式应用评估

旋翼气动弹性耦合动力学方程本质上是一组刚性比较大的非线性偏微分方程。在有限元结构离散后,可改写为非齐次微分方程组,其中非齐次项是桨叶运动量（位移与速度）和气动载荷的函数。针对这类方程,本文尝试引入精细积分法及其衍生格式,借助数值方法计算Duhamel积分项。从积分精度与数值稳定性方面比较研究具有代表性的精细库塔法和高精度直接积分法。结合隐式积分算法,评估精细积分法应用于旋翼动力学方程的可行性。算例表明,精细积分法对矩形直桨叶动力学方程具有足够的求解精度。     

柔性机械臂碰撞系统的一种建模方法及精细积分数值模拟

对一单连杆柔性机械臂与外界发生碰撞时的动力学特性进行了研究。在建立动力学模型时，利用有限元思想，用有限个刚性单元和抗扭连接弹簧来模拟机械臂及其柔性性质，得出了较为简单的非线性动力学方程，根据几何关系，建立了系统在发生碰撞时的约束条件。本文在系统的动力学方程中引入对偶变量，并将方程导向Hamilton体系，用精细积分法对系统的动力学特性进行了模拟。     

基于Householder方法的子域精细积分

有限元法生成的矩阵通常具有尺度和带宽很大的特点,应用子域精细积分面临着选择子域的困难。本文采用Householder方法将矩阵三对角化,从而使子域精细积分可用于大型有限元系统。通过在子域精细积分中引入预估-校正格式,可以在不需要迭代的情况下得到比蛙跳格式更高的精度。     

含锥形变截面压杆稳定计算的传递矩阵法

本文从压杆的微分方程出发,推得了锥形压杆的传递矩阵,用传递矩阵法对复杂的变截面压杆进行了一系列的稳定计算。计算结果表明,本文的公式正确。该方法具有精确度高、力学概念清晰及简便易行的优点,适于工程技术人员在微机上应用     

一类非线性周期系统响应的精细积分法

对于一类非线性周期／变系数微分方程,提出基于精细积分法的数值解法,处理非线性周期／变系数微分方程系统的响应问题,其积分策略是：采用精细积分格式处理常系数部分;采用线性插值格式处理非线性周期／变系数部分,既继承精细积分方程高度准确的特点,又保证足够的精度与较小的计算量。通过数值算例,与以往与用的微分方程直接数值积分法（如预估－校正哈明法）求得的解加以比较表明,对于给定的精度要求,精细积分法更经济有效     

扩散方程单内点精细积分法与差分法比较研究

一维扩散方程初值问题可以用全域或子域精细积分求解。子域积分可以采用不同数量的内点,单内点是其最简单的情况。当单内点精细积分中的传递函数即指数函数用其泰勒展开式的一阶近似来替代时,精细积分转化为差分方程。本文研究了这一对应关系。各种常见差分格式均找到了对应的单点精细积分格式,并在单点精细积分一般公式中得到了统一表达形式     

Precise integration method for LQG optimal measurement feedback control problem

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌ ｘ=Ａｘ Ｂｗ Ｂ2 ｕ , ( 1 )ｙ =Ｃｘ ｖ ,( 2 )ｗｈｅｒｅｘｉｓｔｈｅｎ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔａｔｅｖｅｃｔｏｒ,ｙｉｓａｑ＿ｖｅｃｔｏｒｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ,ｕｉｓａｎｍ＿ｖｅｃｔｏｒｏｆｃｏｎｔｒｏｌｉｎｐｕｔｓ,ｗａｎｄｖａｒｅｌ＿ｖｅｃｔｏｒ,ｑ＿ｖｅｃｔｏｒｏｆｗｈｉｔｅ＿ｎｏｉｓｅｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｋｎｏｗｎｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｐｒｏｐｅ…     

ON THE GENERAL SOLUTION OF CYLINDRICAL SHELL EQUATIONS

ＯＮ　ＴＨＥ　ＧＥＮＥＲＡＬ　ＳＯＬＵＴＩＯＮ　ＯＦ　ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ　ＳＨＥＬＬ　ＥＱＵＡＴＩＯＮＳＰｅｔｅｒＹｉＸｕｅ（薛毅）；ＸｕｅＤａｗｅｉ（薛大为）（ＲｅｃｅｉｖｅｄＯｃｔ．１６，１９９５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｍａｔ...     

Precise integration method for solving singular perturbation problems

This paper presents a precise method for solving singularly perturbed boundary-value problems with the boundary layer at one end. The method divides the interval evenly and gives a set of algebraic equations in a matrix form by the precise integration relationship of each segment. Substituting the boundary conditions into the algebraic equations, the coefficient matrix can be transformed to the block tridiagonal matrix. Considering the nature of the problem, an efficient reduction method is given for solving singular perturbation problems. Since the precise integration relationship introduces no discrete error in the discrete process, the present method has high precision. Numerical examples show the validity of the present method.     

精细积分方法的发展与扩展应用

钟万勰院士于1991年首先提出计算矩阵指数的精细积分方法,其要点是2^N类算法和增量存储。精细积分方法可给出矩阵指数在计算机意义上的精确解,为常微分方程的数值计算提供了高精度、高稳定性的算法,现已成功应用于结构动力响应、随机振动、热传导以及最优控制等众多领域。本文首先介绍矩阵指数精细积分方法的提出、基本思想和发展;然后依次介绍在时不变/时变线性微分方程、非线性微分方程以及大规模问题求解中发展起来的各种精细积分方法,分析了其优缺点和适用范围;最后介绍了精细积分方法的基本思想在两点边值问题、椭圆函数和病态代数方程等问题的扩展应用,进一步展示了该思想的特色。     

Self-similar solutions to Lin-Reissner-Tsien equation

The Lin-Reissner-Tsien equation describes unsteady transonic flows under the transonic approximation. In the present paper, the equation is reduced to an ordinary differential equation via a similarity transformation. The resulting equation is then solved analytically and even exactly in some cases. Numerical simulations are provided for the cases in which there is no exact solution. Travelling wave solutions are also obtained.