弹性力学的一种正交关系

在弹性力学求解新体系中，将对偶向量进行重新排序后，提出了一种新的对偶微分矩阵，对于有一个方向正交的各向异性材料的三维弹性力学问题发现了一种新的正交关系．将材料的正交方向取为z轴，证明了这种正交关系的成立．对于z方向材料正交的各向异性弹性力学问题，新的正交关系包含弹性力学求解新体系提出的正交关系。     

各向同性弹性力学求解新体系正交关系的研究

在弹性力学求解新体系中，将文献[3]对偶向量进行重新排序后，提出了一种新的对偶微分矩阵L，对于各向同性3维弹性力学问题发现了一种新的正交关系，文中证明了这种正交关系的成立，对于各向同性问题，新的正交关系包含文献[3]的正交关系。     

各向同性平面弹性力学求解新体系正交关系的研究

在平面弹性力学求解新体系中，将文献[2]对偶向量进行重新排序后，提出了一种新的对偶微分矩阵L，对于各向同性平面问题发现了一种新的正交关系。文中证明了这种正交关系的成立，并研究了各向同性平面问题的功互等定理与正交关系的联系。对于各向同性平面问题，新的正交关系包含文献[2]的正交关系。     

薄板理论的正交关系及其变分原理

利用平面弹性与板弯曲的相似性理论，将弹性力学新正交关系中构造对偶向量的思路推广到 各向同性薄板弹性弯曲问题，由混合变量求解法直接得到对偶微分方程并推导了对应的变分 原理. 所导出的对偶微分矩阵具有主对角子矩阵为零矩阵的特点. 发现了两个独立的、对称 的正交关系，利用薄板弹性弯曲理论的积分形式证明了这种正交关系的成立. 在恰当选择对 偶向量后，弹性力学的新正交关系可以推广到各向同性薄板弹性弯曲理论.     

辛体系下平面热黏弹性圣维南问题的解析解

借助积分变换，将辛体系引入平面热黏弹性问题，建立了基本问题的对偶方程，并将全 部圣维南问题归结为满足共轭辛正交关系的零本征值本征解问题. 同时，利用变量代换和本 征解展开等技术给出了一套求解边界条件问题的具体方法. 算例讨论了几种典型边界条件问 题，描述了热黏弹性材料的蠕变和松弛特征，体现了这种辛方法的有效性.     

平面扇形域问题的新正交关系和变分原理

通过构造新的对偶向量, 用空间的环向坐标数学上比拟Hamilton体系的时间变量, 在平面弹性扇形域问题中导出了一个斜对角Hamilton算子. 该算子具有主对角元为零, 斜对角元是非零对称算子的结构特性. 得到两个独立的、对称的子正交关系. 恰当选择对偶向量后, 直角坐标系下各向同性平面弹性问题的新正交关系被推广到 极坐标情形. 根据控制微分方程的弱(积分)形式及相应的边界条件, 建立了对应边值问题的变分原理, 并提出了相应的泛函表达式.     

结构优化的内点序列二次规划方法

本文给出一种对偶内点二次规划算法，通过利用代理约束的思想，构造了约束为单纯形的对偶问题，并通过Ｋａｒｍａｒｋａｒ的投影悄度变换来求解，同时以无约束极小点来判断所参与运算的约束，提高了算法的效率。目的在于提高序列二次规划的求解效率，并使之用于结构优化问题。     

多孔饱和半空间上刚体垂直振动的轴对称混合边值问题

研究圆柱形刚体在多孔饱和半空间上的垂直振动．首先应用Ｈａｎｋｅｌ变换求解多孔饱和固体的动力基本方程———Ｂｉｏｔ波动方程．然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上刚体垂直振动的对偶积分方程，用Ａｂｅｌ变换化对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程．文末给出了多孔饱和半空间表面动力柔度系数的计算曲线．     

电磁波导的半解析辛分析

根据电磁波导的Hamilton体系，辛几何可用于任意各向异性材料，而且便于处理不同区段的界面条件，横向的电场和磁场构成了对偶向量．基于Hamilton变分原理用半解析法进行横向离散应当保持体系的辛结构．离散后可以运用应用力学的有效算法，求解其辛本征值问题．每段波导可以引入两端Riccati矩阵，用精细积分法求解其方程组．     

同时满足刚度和强度约束的框架拓扑优化

基于ICM（Independent Continuous Mapping，即独立、连续、映射）方法．对单元重量、单元许用应力和单元刚度分别引入不同的过滤函数，把0-1型离散拓扑变量转化为[0．1]区间上的连续变量．建立了拓扑变量连续的优化模型。借助满应力准则将应力约束转化为拓扑变量的动态下限．用单位虚载荷法将位移约束显式化．得到拓扑优化的近似显式模型。为了提高模型的求解效率，根据对偶理论求解原问题的对偶模型，通过在对偶空间迭代求解对偶模型得到原模型的解。引入结构非奇异、结构响应不被违背和结构重量不改变三个准则判断迭代收敛。并根据这三个准则自适应的调整折减系数来搜索最佳阁值。然后根据闻值将连续拓扑变量回归为0-1型离散拓扑变量。利用MSC／Nastran的开放性，借助MSC／Patran提供的PCL（Patran Command Language）开发环境．完成了满足刚度和强度的多变量的框架拓扑优化程序。算例结果表明．用ICM方法解决多变量框架拓扑优化问题是快速、有效的。     

RESEARCH ON AN ORTHOGONAL RELATIONSHIP FOR ORTHOTROPIC ELASTICITY

IntroductionAsymplecticsystematicmethodology[1- 3]forelasticitywasestablishedbyZhongWan_xie .Hepresentedcreativelythedualvectorsandthesymplecticorthogonalrelationshipandopenedaworkplatformparalleledtothetraditionalelasticity[4 - 9].AnewdualvectorandanewdualdifferentialmatrixLwerepresentedforasymplecticsystematicmethodologyfortwo_dimensionalelasticityandaneworthogonalrelationshipwasdiscoveredforisotropicplaneproblems[4 ]byLuoJian_hui.Theneworthogonalrelationshipisgeneralizedfororthotropicelas…     

Resonant non-linear normal modes. Part II: activation/orthogonality conditions for shallow structural systems

The general conditions, obtained in Lacarbonara and Rega (Int. J. Non-linear Mech. (2002)), for orthogonality of the non-linear normal modes in the cases of two-to-one, three-to-one, and one-to-one internal resonances in undamped unforced one-dimensional systems with arbitrary linear, quadratic and cubic non-linearities are here investigated for a class of shallow symmetric structural systems. Non-linear orthogonality of the modes and activation of the associated interactions are clearly dual problems. It is known that an appropriate integer ratio between the frequencies of the modes of a spatially continuous system is a necessary but not sufficient condition for these modes to be non-linearly coupled. Actual activation/orthogonality of the modes requires the additional condition that the governing effective non-linear interaction coefficients in the normal forms be different/equal to zero. Herein, a detailed picture of activation/orthogonality of bimodal interactions in buckled beams, shallow arches, and suspended cables is presented.     

主动板的正交性条件

给出主动结构的伴随主动结构定义,将由离散主动结构的基本方程推导出来的互易定理推广应用于连续主动结构,具体研究分布作动和分布测量的主动板.通过引入作动和测量的位置函数,给出线性控制方程和测量方程,推导出用主动板振型和伴随主动板振型表示的模态正交性条件,并用数值模拟实例加以解释.应用这些正交性条件,可将主动板的运动微分方程解耦.     

径向辛体系一种新的差分格式

通过对Hellinger-Reissner变分原理进行坐标变换,将径向模拟为时间,导向辛体系,得到Hamilton对偶方程组.将微分形式的有限差分法引入弹性力学极坐标系下径向辛体系,把对偶方程组中的微分方程直接改用差分方程代替,推导出极坐标系下问题的辛差分方程,从而得到一种全新的径向辛体系差分格式.求解方程组,可直接得到位移和应力.编程计算曲梁等算例,结果表明该辛差分格式是有效的,丰富了弹性力学辛体系差分法的内容.     

Hamilton体系下环扇形域的Stokes流动问题

基于极坐标下Stokes流的基本方程,将径向坐标模拟为时间坐标,推导了Hamilton体系下Stokes流动问题的对偶方程,采用本征向量展开法对环扇形域Stokes流动问题进行了分析,并给出了相应的实际算例,其结果说明了本文方法的有效性。     

Orthogonal basic deformation mode method for zero-energy mode suppression of hybrid stress elements

A set of basic deformation modes for hybrid stress finite elements are directly derived from the element displacement field. Subsequently, by employing the so-called united orthogonal conditions, a new orthogonalization method is proposed. The resulting orthogonal basic deformation modes exhibit simple and clear physical meanings. In addition, they do not involve any material parameters, and thus can be efficiently used to examine the element performance and serve as a unified tool to assess different hybrid elements. Thereafter, a convenient approach for the identification of spurious zero-energy modes is presented using the positive definiteness property of a flexibility matrix. Moreover, based on the orthogonality relationship between the given initial stress modes and the orthogonal basic deformation modes, an alternative method of assumed stress modes to formulate a hybrid element free of spurious modes is discussed. It is found that the orthogonality of the basic deformation modes is the sufficient and necessary condition for the suppression of spurious zero-energy modes. Numerical examples of 2D 4-node quadrilateral elements and 3D 8-node hexahedral elements are illustrated in detail to demonstrate the efficiency of the proposed orthogonal basic deformation mode method.