Reissner板的哈密尔顿体系及其辛正交解析法

基于Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板理论，通过对混合能变分的修正，建立了更一般的哈密尔顿型广义变分原理，并给出了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板问题的哈密尔顿正则方程及其共轭辛正交解析法。     

Reissner板问题的有限元广义混合法

用一般弹性体的广义混合变分原理,导出了适合Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板弯曲问题的广义混合变分原理及其有限元广义混合法。算例说明,该有限元模式的刚度可以改变,比常规位移法的精度高,同时还能克服常规Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板位移元用于计算薄板时所出现的“剪切自锁”现象,计算结果稳定,最后分析该法能够克服“剪切自锁”现象的原因。     

求解Reissner板弯曲问题的一种新方法

运用摄动理论首次将Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板理论分解为一系列Ｋｉｒｃｈｈｏｆ板理论的叠加。这样，Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板问题的解答就可通过在具体边界条件下求解一系列Ｋｉｒｃｈｈｏｆ板问题来获得。算例表明，本文方法简单，只需摄动两次就能接近Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板理论的精确解，适合在实际工程中推广     

非线性拟协调元与杂交／混合元：Ⅰ．关于Hellinger－Reissner变分原理

给出了非线性拟协调有限元列式方法，将非线性拟协调有限元与基于Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理的杂交／混合有限元进行了比较。     

厚板弹塑性混合状态Hamiltonian元的半解析法

采用初应力法并通过对增量形式Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理的修正，给出了厚板弹塑性分析的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程及其相应的半解析法。此法在厚板平面内采用通常的有限元离散，而沿板厚方向采用状态空间法给出半解析解答。     

非线性拟协调元与杂交／混合元：：I.关于Hellinger—Rei…

给出了非线性拟协调有限元列式方法，将非线性拟协调有限元与基于Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理的杂交／混合有限元进行了比较。     

Reissner裂板表面裂纹应力强度因子的线弹簧—不连续位移…

本文由Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板的不连续位移基本解，根据Ｂｅｔｔｉ互换定理，导出了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板的不连续位移边界积分方程，结合平面问题的不连续位移边界积分方程－－边界元方法和线弹簧模型，给出了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板表面裂纹应力强度因子的线弹簧－不连续位移边界积分方程解法。     

各向异性弹性力学问题Hamilton正则方程的一般形式

本文从修正后的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发，导出了由２１个弹性常数组成的各向异性材料的混合方程，井证明它们即是Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程。由该统一形式还给出了角铺设材料和正交各向异性材料的Ｈａｎｉｌｔｏｎ正则形式。     

位移模式对Cross—PLY矩形板热弹性响应的影响

本文建立了以Ｒｅｉｓｓｎｅｒ混合变分原理为基础的迭层板剪切变形理论来求解Ｃｒｏｓｓ－ＰＬＹ矩形板的热弯曲问题，用二种方式来模拟平面位移沿厚度的变化：将一阶剪切变形理论的平面位移叠加一项交错线性函数；设平面位移是分线性连续函数。为保证层间应力的连续性，将横向剪切应力处理成厚度坐标的二次函数，温度沿厚度线性变化。通过对称及反对称Ｃｒｏｓｓ－ＰＬＹ矩形板的热应力及挠度分析比较，指出了位移模式对热弹性响应     

各向异性弹性力学问题Hamilton正则方程的一般形式

本文从修正后的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发，导出了由２１个弹性常数组成的各向异性材料的混合方程，并证明它们即是Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程。由该统一形式还给出了角铺设材料和正交各向异性材料的Ｈａｎｉｌｔｏｎ正则形式。     

弹性力学Hamilton方法广义解的适定性

首先引入了Hamilton体系中平面应力弹性力学问题正则方程的Galerkin变分方程,证明了Galerkin变分方程和目前文献中所用的Ritz变分方程的等价性,以及相应广义解的适定性,从而为目前的数值方法提供了理论基础。从证明过程中可以看到广义解实际上是Ritz变分泛函的一个鞍点。     

孔隙热弹性体有限变形动力学的若干变分原理

首先通过对熵均衡方程积分,将其变换为无一阶时间导数项的等价方程,再将Hamilton变分原理运用和推广于各向异性孔隙热弹性体有限变形动力学中,建立了相应的非线性控制微分方程、力的边界条件和初始条件.同时,引入孔隙百分比变化和温度变化引起的力矩,将Hamilton变分原理推广到孔隙热弹性结构中,提出了以Kirchhoff-Love假设为基础的孔隙热弹性Karman-型薄板的完全的非线性数学模型,该模型考虑了中面力、中面惯性和转动惯性影响.     

相空间中非保守系统的Herglotz广义变分原理及其Noether定理

与经典变分原理相比,基于由微分方程定义的作用量的Herglotz广义变分原理给出了非保守动力学系统的一个变分描述,它不仅能够描述所有采用经典变分原理能够描述的动力学过程,而且能够应用于经典变分原理不能适用的非保守或耗散系统.将Herglotz广义变分原理拓展到相空间,研究相空间中非保守力学系统的Herglotz广义变分原理与Noether定理及其逆定理.首先,提出相空间中Herglotz广义变分原理,给出相空间中非保守系统的变分描述,导出相应的Hamilton正则方程;其次,基于非等时变分与等时变分之间的关系,导出相空间中Hamilton-Herglotz作用量变分的两个基本公式;再次,给出Noether对称变换的定义和判据,提出并证明相空间中非保守系统基于Herglotz变分问题的Noether定理及其逆定理,揭示了相空间中力学系统的Noether对称性与守恒量之间的内在联系.在经典条件下,Herglotz广义变分原理退化为经典变分原理,与之相应的相空间中的Noether定理退化为经典Hamilton系统的Noether定理.文末以著名的Emden方程和平方阻尼振子为例说明上述方法和结果的有效性.     

耦合热弹性动力学中各类Hamilton型拟变分原理

根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过作者早已提出的一条简单而统一的途径,系统地建立了耦合热弹性动力学的各类Hamilton型拟变分原理。这种以单一泛函的变分式表示的Hamilton型拟变分原理,能精确反映耦合热弹力动力学初值－边值问题的全部特征。文中首先给出一个在力学上可以认为是广义拟虚功原理的表式。然后从该式出发,通过所给出的一系列广义Legendre变换,系统地推导出耦合热弹性动力学的8类变量、6类变量、4类变量和2类变量Hamilton型拟变分原理。同时,通过这条途径还能阐明这些原理的内在联系。     

非线性Schrdinger方程的保辛数值求解

首先将非线性Schrdinger方程化为Hamilton正则方程形式,而后建立Hamilton体系下的变分原理。再用有限元法离散空间坐标,同时对时间坐标进行精细积分,最后运用混合能变分原理,提出非线性Schrdinger方程保辛数值解法。这种解法在保辛的同时,可以让能量和质量在积分格点上亦全部达到守恒。数值算例验证了该方法的有效性。     

Constrained Hamilton variational principle for shallow water problems and Zu-class symplectic algorithm

In this paper, the shallow water problem is discussed. By treating the incompressible condition as the constraint, a constrained Hamilton variational principle is presented for the shallow water problem. Based on the constrained Hamilton variational principle, a shallow water equation based on displacement and pressure (SWE-DP) is developed. A hybrid numerical method combining the finite element method for spatial discretization and the Zu-class method for time integration is created for the SWEDP. The correctness of the proposed SWE-DP is verified by numerical comparisons with two existing shallow water equations (SWEs). The effectiveness of the hybrid numerical method proposed for the SWE-DP is also verified by numerical experiments. Moreover, the numerical experiments demonstrate that the Zu-class method shows excellent performance with respect to simulating the long time evolution of the shallow water.     

A hybrid-stress element based on Hamilton principle

A novel hybrid-stress finite element method is proposed for constructing simple 4-node quadrilateral plane elements, and the new element is denoted as HH4-3fl here. Firstly, the theoretical basis of the traditional hybrid-stress elements, i.e., the Hellinger-Reissner variational principle, is replaced by the Hamilton variational principle, in which the number of the stress variables is reduced from 3 to 2. Secondly, three stress parameters and corresponding trial functions are introduced into the system equations. Thirdly, the displacement fields of the conventional bilinear isoparametric element are employed in the new models. Finally, from the stationary condition, the stress parameters can be expressed in terms of the displacement parameters, and thus the new element stiffness matrices can be obtained. Since the required number of stress variables in the Hamilton variational principle is less than that in the Hellinger-Reissner variational principle, and no additional incompatible displacement modes are considered, the new hybrid-stress element is simpler than the traditional ones. Furthermore, in order to improve the accuracy of the stress solutions, two enhanced post-processing schemes are also proposed for element HH4-3β. Numerical examples show that the proposed model exhibits great improvements in both displacement and stress solutions, implying that the proposed technique is an effective way for developing simple finite element models with high performance.     

基于Hamilton体系的辛半解析法在各向异性电磁波导中的应用

力学中的Hamilton体系使用对偶变量来描述问题，而电磁场正好有电场和磁场这一对对偶变量。本文将力学中的Hamilton体系应用到电磁波导问题。根据电磁波导的Hamilton体系理论，辛几何可用于任意各向异性材料。将横向的电场和磁场构成对偶向量，基于Hamilton变分原理做半解析横向离散，并保持结构辛体系。本文以各向异性材料电磁波导为例，求解了问题的辛本征值，得到了镜像线的色散曲线。     

Mindlin板动力学问题的Hamilton体系及其辛解法

本文通过对混合能变分原理的修正，建立了Ｍｉｎｄｌｉｎ板动力学问题的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程，并采用共轭辛正交归一关系给出固有频率分析的精确解。