Reissner板弯曲的辛求解体系

基于Reissner板弯曲问题的Hellinger-Reissner变分原理,通过引入对偶变量,导出Reissner板弯曲的Hamilton对偶方程组．从而将该问题导入到哈密顿体系,实现从欧几里德空间向辛几何空间,拉格朗日体系向哈密顿体系的过渡．于是在由原变量及其对偶变量组成的辛几何空间内,许多有效的数学物理方法如分离变量法和本征函数向量展开法等均可直接应用于Reissner板弯曲问题的求解．这里详细求解出Hamilton算子矩阵零本征值的所有本征解及其约当型本征解,给出其具体的物理意义．形成了零本征值本征向量之间的共轭辛正交关系．可以看到,这些零本征值的本征解是Saint-Venant问题所有的基本解,这些解可以张成一个完备的零本征值辛子空间．而非零本征值的本征解是圣维南原理所覆盖的部分．新方法突破了传统半逆解法的限制,有广阔的应用前景．     

基于辛本征空间的线性阻尼振动系统动力学分析

对于考虑阻尼项和陀螺项的一般线性动力学振动系统,建立基于辛本征空间展开求解的一般方法.基于Rayleigh商本征值的模态展开方法被广泛应用于复杂结构动力系统振动分析,但对于很多机械系统,由于其不能有效考虑陀螺效应的影响,其适用性却受到很大限制.该文首先讨论了无阻尼系统Rayleigh商本征值问题与辛本征值问题的对应关系,表明前者实际可由后者的一种退化形式给出（也即忽略陀螺效应）,而后者更具有一般性.在此基础上,进一步基于辛本征空间本征向量展开,推导了同时考虑阻尼和陀螺系统的一般线性动力学系统的有效求解方法.数值算例选取不考虑陀螺效应及考虑陀螺效应的两种线性阻尼振动系统对所提出的方法进行了验证,分析结果表明了该文所建立方法的正确性和有效性.     

非线性方程组的非交替Newton-PHSS迭代法

大型稀疏非Hermite正定Jacobi矩阵对应的非线性方程组的迭代求解历来受到重视.结合不精确Newton法和非交替PHSS迭代法,提出了迭代求解非线性方程组的NewtonNPHSS方法,给出了迭代法的局部收敛定理,并演算了数值例子,阐明了Newton-NPHSS是有效的迭代法.     

两种材料组成的弹性楔的佯谬解

从Hellinger-Reissner变分原理出发,通过引入适当的变换可以将两种材料组成的弹性楔问题导入极坐标哈密顿体系,从而可以在由原变量和其对偶变量组成的辛几何空间,利用分离变量法和辛本征向量展开法求解该问题的解。在极坐标哈密顿体系下的所有辛本征值中,本征值-1是一个特殊的本征值。一般情况下本征值-1为单本征值,求解其对应的基本本征函数向量就直接给出了顶端受有集中力偶的经典弹性力学解。但当两种材料的顶角和弹性模量满足特殊关系时,本征值-1成为重本征值,同时经典弹性力学解的应力分量变成无穷大,即出现佯谬。此时重本征值-1存在约当型本征解,通过对该特殊约当型本征解的直接求解就给出了两种材料组成的弹性楔顶端受有集中力偶的佯谬问题的解。结果进一步表明经典弹性力学中弹性楔的佯谬解对应的就是极坐标哈密顿体系的约当型解。     

双参数弹性地基上正交各向异性矩形薄板自由振动问题的Hamilton方法

本文运用矩阵多元多项式的带余除法把双参数弹性地基上正交各向异性矩形薄板的振动方程转化为Hamilton系统,利用分离变量给出对应的Hamilton算子.通过计算得到对边简支问题所对应Hamilton算子的本征值和本征函数系,并证明了该本征函数系的辛正交性和在Cauchy主值意义下的完备性.根据本征函数系的完备性,得到对应Hamilton系统的通解,进而给出双参数弹性地基上正交各向异性矩形薄板对边简支振动问题振型函数的通解.此外,通过两个例子说明此方法可以计算出自由振动问题的频率和振型函数.     

线性互补问题的并行多分裂松弛迭代算法

运用矩阵多重分裂理论,同时考虑并行计算与松弛迭代法,得到一类求解线性互补问题的高效数值算法．当问题的系数矩阵为对角元为正的H-矩阵或对称半正定矩阵时,证明了算法的全局收敛性；该算法与已有算法相比,具有计算量小、计算速度快等特点,因而特别适于求解大规模问题．数值试验的结果说明了算法的有效性．     

k/N:G冗余表决系统的渐近稳定性

分析了带有修理设备和多重致命及非致命操作故障的k／N(G)冗余表决系统的渐近稳定性．用该系统算子生成的正定C-半群证明了系统非负时间依赖解的存在唯一性．同时通过对系统算子谱点分布的分析，证明了本征值0对应的本征向量恰好是系统的静态解，并且，0是虚轴上系统算子唯一的谱点，从而证明了系统的渐近稳定性．     

求解一类非线性互补问题的松弛two-sweep模系矩阵分裂迭代法

本文构造了求解一类非线性互补问题的松弛two-sweep模系矩阵分裂迭代法. 理论分析建立了新方法在系数矩阵为正定矩阵或H₊矩阵时的收敛性质．数值实验结果表明新方法是行之有效的, 并且在最优参数下松弛two-sweep模系矩阵分裂迭代法在迭代步数和时间上均优于传统的模系矩阵分裂迭代法和two-sweep模系矩阵分裂迭代法.     

弹性地基上四边自由矩形薄板的解析解

将弹性地基用Winkler模型来代替,并首先把弹性地基上薄板弯曲问题的控制方程表示成为Hamilton正则方程,然后利用辛几何方法对全状态相变量进行分离变量,求出其本征值后,再按本征函数展开的方法求出弹性地基上四边自由矩形薄板的解析解．由于在求解过程中不需要事先人为的选取挠度函数,而是从弹性地基上薄板弯曲的基本方程出发,直接利用数学的方法求出可以满足四边自由边界条件的解析解,使得问题的求解更加理论化．还给出了计算实例来验证所采用的方法以及所推导出的公式的正确性．     

可修复人机储备系统算子的本征值问题

讨论了可修复人机储备系统算子的本征值问题,讨论了系统算子非零本征值的存在性,并且系统算子一个本征值对应一个本征向量.     

A mixed method of subspace iteration for Dirichlet eigenvalue problems

A full multigrid scheme was used in computing some eigenvalues of the Laplace eigenvalue problem with the Dirichlet boundary condition. We get a system of algebraic equations with an aid of finite difference method and apply subspace iteration method to the system to compute first some eigenvalues. The result shows that this is very effective in calculating some eigenvalues of this problem.     

二维矩形域内Stokes流问题的辛解析和数值方法

给出了一种新的解析求解二维矩形域中的Stokes流动问题的方法——辛体系方法（Hamilton体系方法）．在辛体系下,基本问题归结为本征值和本征解的问题．由于辛本征解之间存在辛正交共轭关系,问题的解和边界条件均可以由本征解描述和表示．利用辛本征解空间的完备性,建立一套封闭的求解问题方法．研究结果表明零本征值本征解描述了基本流动,而非零本征值本征解则表示问题的局部效应．数值结果给出了几种有代表性的流动情况,显示了该求解方法对求解许多问题的有效性．同时,这种方法也为研究其他问题提供了一条思路．     

陀螺系统随机振动分析的辛本征展开方法

探讨了受随机载荷作用下陀螺阻尼系统随机动力响应问题.虚拟激励法作为随机振动分析的一种高效、精确方法已经广泛应用于结构抗震、抗风等工程领域.在以单类物理变量描述的Lagrange(拉格朗日)体系框架下,振型分解方法已被有效应用于上述随机振动问题的模型自由度缩减.然而,对于陀螺系统的随机振动问题,由于陀螺效应的存在,基于Rayleigh商本征值的振型分解方法受到很大限制.对此,首先给出了陀螺系统辛本征值问题的一般形式.然后对于受平稳随机载荷激励的陀螺系统(无阻尼或有阻尼)引入虚拟激励法,基于辛本征空间展开推导了系统随机振动响应功率谱的求解列式;对于仅考虑陀螺效应的保守系统(无阻尼),该求解列式可以表述为一个显式表达式.在数值算例中,应用该文提出的方法分析了平稳随机载荷作用下一类阻尼陀螺系统的随机振动响应问题,通过与其它方法进行对比,验证了该方法的精确性和有效性.     

Structure preserving eigenvalue embedding for undamped gyroscopic systems

This paper concerns the eigenvalue embedding problem of undamped gyroscopic systems. Based on a low-rank correction form, the approach moves the unwanted eigenvalues to desired values and the remaining large number eigenvalues and eigenvectors of the original system do not change. In addition, the symmetric structure of mass and stiffness matrices and the skew-symmetric structure of gyroscopic matrix are all preserved. By utilizing the freedom of the eigenvectors, an expression of parameterized solutions to the eigenvalue embedding problem is derived. Finally, a minimum modification algorithm is proposed to solve the eigenvalue embedding problem. Numerical examples are given to show the application of the proposed method.     

ADirect Method for the Problem of the Solid Cylinder in Elasticity

§１．　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＳａｉｎｔＶｅｎａｎｔｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｆａｍｏｕｓｓｅｍｉ－ｉｎｖｅｒｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［１］，ｔｈａｔｓｏｍｅａｐｐｒｏ－ｐｒｉａｔｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｍａｄｅｂｅｆｏｒｅｈａｎｄｔｏｆｉｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｆｔｅｒ－ｗａｒｄｓｃｈｅｃｋｉｎｇｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓｂｅｉｎｇｖａｌｉｄ．Ｔｈｅｒｅａｆｔｅｒ，ｔｈｅｓｅｍｉ－ｉｎｖｅｒｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｔ…     

Tuned preconditioners for inexact two‐sided inverse and Rayleigh quotient iteration

Convergence results are provided for inexact two‐sided inverse and Rayleigh quotient iteration, which extend the previously established results to the generalized non‐Hermitian eigenproblem and inexact solves with a decreasing solve tolerance. Moreover, the simultaneous solution of the forward and adjoint problem arising in two‐sided methods is considered, and the successful tuning strategy for preconditioners is extended to two‐sided methods, creating a novel way of preconditioning two‐sided algorithms. Furthermore, it is shown that inexact two‐sided Rayleigh quotient iteration and the inexact two‐sided Jacobi‐Davidson method (without subspace expansion) applied to the generalized preconditioned eigenvalue problem are equivalent when a certain number of steps of a Petrov–Galerkin–Krylov method is used and when this specific tuning strategy is applied. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Krylov eigenvalue strategy using the FEAST algorithm with inexact system solves

The FEAST eigenvalue algorithm is a subspace iteration algorithm that uses contour integration to obtain the eigenvectors of a matrix for the eigenvalues that are located in any user‐defined region in the complex plane. By computing small numbers of eigenvalues in specific regions of the complex plane, FEAST is able to naturally parallelize the solution of eigenvalue problems by solving for multiple eigenpairs simultaneously. The traditional FEAST algorithm is implemented by directly solving collections of shifted linear systems of equations; in this paper, we describe a variation of the FEAST algorithm that uses iterative Krylov subspace algorithms for solving the shifted linear systems inexactly. We show that this iterative FEAST algorithm (which we call IFEAST) is mathematically equivalent to a block Krylov subspace method for solving eigenvalue problems. By using Krylov subspaces indirectly through solving shifted linear systems, rather than directly using them in projecting the eigenvalue problem, it becomes possible to use IFEAST to solve eigenvalue problems using very large dimension Krylov subspaces without ever having to store a basis for those subspaces. IFEAST thus combines the flexibility and power of Krylov methods, requiring only matrix–vector multiplication for solving eigenvalue problems, with the natural parallelism of the traditional FEAST algorithm. We discuss the relationship between IFEAST and more traditional Krylov methods and provide numerical examples illustrating its behavior.