非连续变形分析的MLS后处理方法

非连续变形分析(discontinuous deformatrion analysis, DDA)通过引入虚拟节理网格将块体离散成子块体系统进行断裂扩展数值模拟.针对这种方法难以获得精确块体应力分布的问题, 提出一种基于无网格法移动最小二乘(moving least squares, MLS)插值的应力恢复算法.利用DDA计算得到的节点位移, 通过恰当构造MLS形函数及其导数, 推导了块体任意点应力的计算公式.数值算例将基于MLS后处理的结果与解析解及平均值法后处理结果进行比较, 验证了所提出方法的精确性和有效性.     

基于EEP法的一维有限元自适应求解

基于新近提出的一维有限元后处理超收敛算法——单元能量投影（EEP）法,将有限元自适应求解问题转化为对超收敛解答的自适应分段多项式插值问题;对于大多数问题,一步便可获得满意的有限元网格划分,在该网格上再次进行有限元计算,一般即可获得满足用户给定的误差限的有限元解答．即便未能完全满足精度要求,一般只需局部细分加密网格一至二步即可．该法简单实用、高效可靠,是一个颇具优势和潜力的自适应方法．以二阶椭圆型常微分方程模型问题为例,对该法的基本思想、实施策略及具体算法做一介绍,并给出有代表性的数值算例用以展示该法的优良性能和效果．     

不连续变形分析理论的C#程序实现及改进

介绍了在C#平台下开发面向对象的不连续变形分析(DDA)程序的过程,以及块体的数据结构、DDA计算流程和动画显示方法。原DDA理论用最短距离法确定块体角角接触中的侵入边,该法在凸角侵入凹角时会出现误判。针对这一问题,提出了用角平分线法确定角角接触的侵入边。通过两个算例,验证了程序的正确性,并比较了有无开闭迭代的区别,以及罚函数法与增广拉格朗日(Lagrange)法对求解的不同影响。     

非线性发展方程的H(o)lder连续惯性流形

引入非线性发展方程的H\"older连续惯性流形的概念,为原来惯性流形概念的推广和修正.惯性流形是有限维不变的Lipschiz流形,是研究发展方程解的长时间性态的合适工具,其缺点是需要谱间隙条件.提出H\"older连续惯性流形也是有限维不变的,但光滑性减弱为H\"older连续,不需要谱间隙条件.该流形与指数吸引子交集具有指数吸引性,无穷维动力系统可在H\"older连续惯性流形上约化为有限维常微分方程组.     

关于L流形的一些讨论

本文以Leibniz流形为基础,引入了L流形的概念,讨论了L流形的可积性,以及李群G在L流形上的作用,并给出了相应的例子.     

耦合Navier-Stokes/Darcy模型多重网格方法的有限元实现(英文)

本文研究耦合Navier-Stokes/Darcy模型问题.构造一种从粗网格到细网格的有限元空间插值方法,不但简化了数值积分的单元匹配,也保证了数值积分的精度.利用基于有限元空间的多重网格方法,获得与直接法求解耦合问题误差相同的收敛阶,推广两重网格方法的结果.     

Stiefel流形上的梯度下降法

基于Stiefel流形上算法的几何框架,本文提出了Stiefel流形上的梯度下降法.理论上给出了算法收敛性定理.三个数值仿真算例表明算法是有效的,与其他方法相比具有更快的收敛速度.     

广义特征值极小扰动问题的一类黎曼共轭梯度法

研究含参数$l$非方矩阵对广义特征值极小扰动问题所导出的一类复乘积流形约束矩阵最小二乘问题.与已有工作不同,本文直接针对复问题模型,结合复乘积流形的几何性质和欧式空间上的改进Fletcher-Reeves共轭梯度法,设计一类适用于问题模型的黎曼非线性共轭梯度求解算法,并给出全局收敛性分析.数值实验和数值比较表明该算法比参数$l=1$的已有算法收敛速度更快,与参数$l=n$的已有算法能得到相同精度的解.与部分其它流形优化相比与已有的黎曼Dai非线性共轭梯度法具有相当的迭代效率,与黎曼二阶算法相比单步迭代成本较低、总体迭代时间较少,与部分非流形优化算法相比在迭代效率上有明显优势.     

节点应力连续的四边形单元

节点应力连续的四边形单元Q4-CNS是一种基于单位分解理论的混合的有限元无网格法.Q4-CNS可以视作FE-LSPIM QUAD4的发展.Q4-CNS形函数的导数在节点处是连续的,因此可以自然的得到节点应力,而不需要使用节点应力磨平算法.数值实验表明,与传统四边形单元(QUAD4)相比,Q4-CNS具有更好的计算精度和更高的收敛速度.在扭曲网格下,Q4-CNS也能取得满意的数值精度.然而,QUAD4的数值精度则会随着网格的扭曲明显的变差.基于Kirchhoff-Love假设的非协调板单元计算中,不仅要求形函数在单元的交界面上要保持C0连续性,而且要求形函数在节点处具有C1连续性,所以在任意的四边形单元上构造满足插值条件的非协调板单元形函数较为困难.Q4-CNS形函数的导数在节点处是连续的,所以Q4-CNS在求解基于Kirchhoff-Love假设的板单元问题中具有潜在的应用价值.     

二维系数不连续Helmholtz方程的高阶紧致差分格式

针对二维系数不连续Helmholtz方程,提出和研究了高阶紧致差分格式,在波数跳跃位置引入局部网格加密技巧进行网格加密.数值实验验证,该高阶紧致差分格式用于求解二维系数不连续Helmholtz方程可以达到四阶精度,局部网格加密技巧能够有效地提高数值解的精度.     

离散系统运动方程的Galerkin有限元EEP法自适应求解

对于结构动力分析中的离散系统运动方程,现有算法的计算精度和效率均依赖于时间步长的选取,这是时间域问题求解的难点.基于EEP(element energy projection)超收敛计算的自适应有限元法,以EEP超收敛解代替未知真解,估计常规有限元解的误差,并自动细分网格,目前已对诸类以空间坐标为自变量的边值问题取得成功.对离散系统运动方程建立弱型Galerkin有限元解,引入基于EEP法的自适应求解策略,在时间域上自动划分网格,最终得到所求时域内任一时刻均满足给定误差限的动位移解,进而建立了一种时间域上的新型自适应求解算法.     

等几何分析的多重网格共轭梯度法

提高NURBS基函数阶数可以提高等几何分析的精度,同时也会降低多重网格迭代收敛速度.将共轭梯度法与多重网格方法相结合,提出了一种提高收敛速度的方法,该方法用共轭梯度法作为基础迭代算法,用多重网格进行预处理.对Poisson(泊松)方程分别用多重网格方法和多重网格共轭梯度法进行了求解,计算结果表明:等几何分析中采用高阶NURBS基函数处理三维问题时,多重网格共轭梯度法比多重网格法的收敛速度更快.     

利用Dirac理论进行Poisson流形及Jacobi流形的约化(英文)

通过将可约的Dirac以及Jacobi-Dirac结构分别分为两种类型,给出对应于Poisson流形和Jacobi流形的约化定理.这些约化定理的证明只需要进行一些直接的计算,而不需要借助于矩映射或者相容函数等复杂概念的引入.另外,给出了一些相应的例子和应用.     

一类弧形弹性杆大变形的多解性与分支

基于大变形理论建立弧形弹性杆大变形的数学模型,弹性杆的一端固定,另一端自由且在中间受一竖直向下的集中力,所建立的模型可变形为摆动方程的边值问题.利用流形法得到数学模型的分支图,进而分析弹性杆变形的多解性.     

有限元网格的超收敛测度及其应用

给出线性有限元求解二阶椭圆问题的有限元网格超收敛测度及其应用.有限元超收敛经常是在具有一定结构的特殊网格条件下讨论的,而本文从一般网格出发,导出一种网格的范数用来描述超收敛所需要的网格条件以及超收敛的程度.并且通过对这种网格范数性质的考察,可以证明对于通常考虑的一些特殊网格的超收敛的存在性.更进一步,我们可以通过正则细分的方式在一般区域上也可以自动获得超收敛网格.最后给出相关的数值结果来验证本文的理论分析.     

比例延迟微分方程的连续有限元法

利用连续有限元法求解比例延迟微分方程,在一致网格下,给出比例延迟微分方程连续有限元解的整体收敛阶,数值实验验证了理论结果的正确性.     

非牛顿粘性不可压流方程的近似惯性流形

本文利用对非牛顿粘性不可压缩流方程对时间 t的解析性和长时间渐近性估计 ,具体构造了它的近似惯性流形 ,并得出收敛阶估计 .     

时滞惯性流形及近似时滞惯性流形族

时滞惯性流形是对耗散系统惯性流形、近似惯性流形的最新发展,它基于对 大小涡分量间相互作用更细致的观察,即改变了惯性流形和近似惯性流形方法中大小 涡分量间相互作用为瞬时行为的隐含假定,而认为这种作用与系统的历史相关的．本 文结出了一类耗散系统时滞惯性流形的存在性证明,由于其存在性不需要“谱间隔条 件”保证,因而时滞惯性流形是广泛存在的．随后我们引出了一类离散的时滞惯性流 形,并在此基础上构造了一种近似时滞惯性流形族,分别给出了它们近似时滞惯性流 形的误差估计,结果显示这种新方法为构造稳定和高精度的算法提供了可能．     

耦合Navier-Stokes/Darcy模型多重网格方法的有限元实现 [英文]

本文研究了耦合Navier-Stokes/Darcy模型问题。第一,构造了一种从粗网格到细网格的有限元空间插值方法,不但简化了数值积分的单元匹配,也保证了数值积分的精度。 第二,利用基于有限元空间的多重网格方法,获得了与直接法求解耦合问题误差相同的收敛 阶,推广了两重网格方法的结果。     

广义同步化流形的Holder连续性

证明了两个不同的混沌系统线性耦合时能实现广义同步化,在一定条件下广义同步化流形是Holder连续的.采用的思想是Temam的无穷维动力系统的惯性流形理论的改进.在线性耦合下两个混沌系统具有吸收集和吸引子的基础上,通过定义在一个函数类上的映射满足Schauder不动点定理,从而得到广义同步化流形,该广义同步化流形具有不变性.又证明了存在分数维的指数吸引子,指数吸引子与广义同步流形的交集具有指数吸引性.数值仿真证实了理论的正确性.在驱动系统和响应系统外引入辅助系统,辅助系统与响应系统的完全同步化表明了驱动系统和响应系统的广义同步化.