轴向冲击载荷作用下弹性圆柱壳横向弯曲动态屈曲

研究在轴向冲击载荷下弹性圆柱壳动态屈曲问题.通过构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题.辛本征解反映了局部的压缩屈曲模态和整体的弯曲屈曲模态,特别是在冲击端为自由支承边界时的特殊屈曲方式.数值结果给出了具体的临界载荷和屈曲模态规律.     

空腔内粘性流问题与哈密顿体系方法

以双板驱动空腔粘性流问题为研究对象,根据其特点建立了哈密顿体系下的对偶正则方程,将问题归结为辛体系下的本征值问题.利用辛本征解空间的完备性、正交性和展开理论,形成一套封闭的求解问题方法.算例的数值结果揭示了一些空腔流动的特点.同时这种方法也为研究其他问题提供了一条思路.     

粘弹性厚壁筒问题的辛本征解方法

将哈密顿体系引进到粘弹性力学厚壁筒问题中,在辛体系下重新描述了基本问题,即建立了正则方程组。借助于积分变换,得到了拉伸、扭转和弯曲等问题的解以及有边界局部效应的解。将原问题归结为辛几何空间中的零本征值本征解和非零本征值本征解问题,从而建立了一种有效的分析问题方法和数值方法。为解决同类问题提供了一条可行的路径。     

辛方法在弹性圆板屈曲问题中的应用

在辛几何空间中将临界载荷和屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法.研究和讨论了轴对称屈曲和非轴对称屈曲问题,它们分别属于零本征值问题和非零本征值问题.以弹性圆板屈曲问题作为研究对象,借助于系统的能量构造出哈密顿体系,得到了该体系下的所有的本征解.数值结果给出了圆板和圆环板问题的临界载荷和屈曲模态.数值结果表明:对应低阶屈曲模态的临界载荷相对较小且屈曲模态在周向的波纹数也较少,说明在屈曲过程中低阶屈曲模态容易出现,特别是轴对称屈曲更容易发生;对应较大分支数的临界载荷,其值相对较大且屈曲模态在径向的波纹更加复杂;同时物理常数和几何参数也会直接影响临界载荷的大小.     

热环境中FGM输流管道热横向振动的辛方法

对在热环境中功能梯度材料(FGM)输流管道流固耦合热横向振动问题,基于哈密顿原理和Euler-Bernoulli梁理论,建立了端部不可移简支FGM输流管道的力学模型和运动微分方程。引入量纲为一的量,把运动微分方程离散为以量纲归一化广义坐标表达的常微分方程组。应用哈密顿对偶体系理论,得到了哈密顿正则方程,通过分离变量法得到了哈密顿体系下系统的热本征值和本征解的表达式。算例表明,端部不可移简支FGM输流管道的量纲为一的复频率虚部随着梯度指标的增大而增大,随着量纲为一的温度轴力的增大而减小。     

弹性圆柱壳在轴向冲击载荷和温度耦合作用下的屈曲

通过引入哈密顿体系,将临界载荷和临界温度及它们所对应的屈曲模态归结为辛体系下的广义本征值和本征解问题。根据辛本征解的正交性和完备性,给出了全部的且独立存在的屈曲模态。数值结果表明,在轴向冲击载荷和温度耦合作用下,弹性圆柱壳的屈曲呈现出复杂的模式,温度直接影响冲击临界载荷的大小。随着温度的增加,冲击临界荷载降低,最后,文中给出各种条件下的屈曲模态。     

平面粘性流体扰动与哈密顿体系

通过变分原理,将哈密顿体系的理论引入到平面粘性流体扰动的问题中,导出一套哈密顿算子矩阵的本征函数向量展开求解问题的方法。基于直接法求解流体力学基本方程,导出流场一般特征关系,通过本征值的求解及本征向量的叠加,得到波扰动解,继可分析流场端部效应。从而在该领域用在哈密顿体系下辛几何空间中研究问题的方法代替了传统在拉格朗日体系欧几里德空间分析问题的方法。为流体力学的研究提供一条新途径。     

基于辛体系的正交各向异性地基梁解析解

基于二维弹性理论, 利用Hellinger-Reissner变分原理, 通过引入对偶变量, 推导 了双参数地基上正交各向异性梁平面应力问题的辛对偶方程组; 采用分离变量法和本征展 开方法, 将原问题归结为求解零本征值本征解和非零本征值本征解, 得到了适用于任意横纵 比的梁的解析解. 由于在求解过程中不需要事先人为地选取试函数, 而是从梁的基本方程出 发, 直接利用数学方法求出问题的解, 使得问题的求解更加合理化. 其中, 地基对梁的力学 行为的影响看作是侧边边界条件, 类似于外载, 可通过零本征解的线性展开来评价, 非零本 征值本征解对应圣维南原理覆盖的部分. 还利用哈密顿变分原理, 给出了两端固支梁的 一种新的改进边界条件. 编程计算了细梁和深梁等算例, 研究了地基上梁的变形沿着厚度方 向的变化特性, 验证了辛方法的有效性.     

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.     

辛方法和弹性圆柱壳在内外压和轴向冲击下的动态屈曲

针对有内压或外压的弹性圆柱壳在轴向冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,构造哈密顿体系,在辛空间中将临界载荷和动态屈曲模态归结为辛本征值和本征解问题,从而形成一种辛方法。该方法直接得到非轴对称的屈曲模态。数值结果给出了圆柱壳问题的临界载荷和屈曲模态以及一些规律。     

Analytical and numerical methods of symplectic system for Stokes flow in two-dimensional rectangular domain

In this paper,a new analytical method of symplectic system.Hamiltonian system,is introduced for solving the problem of the Stokes flow in a two-dimensional rectangular domain.In the system,the fundamental problem is reduced to all eigenvalue and eigensolution problem.The solution and boundary conditions call be expanded by eigensolutions using ad.ioint relationships of the symplectic ortho-normalization between the eigensolutions.A closed method of the symplectic eigensolution is presented based on completeness of the symplectic eigensolution space.The results show that fundamental flows can be described by zero eigenvalue eigensolutions,and local effects by nonzero eigenvalue eigensolutions.Numerical examples give various flows in a rectangular domain and show effectivenees of the method for solving a variety of problems.Meanwhile.the method can be used in solving other problems.     

Analytical and numerical methods of symplectic system for Stokes flow in two-dimensional rectangular domain

In this paper, a new analytical method of symplectic system, Hamiltonian system, is introduced for solving the problem of the Stokes flow in a two-dimensional rectangular domain. In the system, the fundamental problem is reduced to an eigenvalue and eigensolution problem. The solution and boundary conditions can be expanded by eigensolutions using adjoint relationships of the symplectic ortho-normalization between the eigensolutions. A closed method of the symplectic eigensolution is presented based on completeness of the symplectic eigensolution space. The results show that fundamental flows can be described by zero eigenvalue eigensolutions, and local effects by nonzero eigenvalue eigensolutions. Numerical examples give various flows in a rectangular domain and show effectiveness of the method for solving a variety of problems. Meanwhile, the method can be used in solving other problems.     

双层石墨烯系统稳态受迫振动问题中的辛方法

针对悬臂石墨烯系统提出一种求解其稳态受迫振动问题的辛解析方法。基于Eringen非局部理论,将石墨烯层板受迫振动问题导入哈密顿体系。采用边界条件分解技术,将问题化为三种边界条件的子问题。通过辛解析方法,得到由辛本征值和辛本征解表示的双层石墨烯系统受迫振动问题的解析解表达式。数值结果表明,辛本征解级数具有很好的收敛性和精度,并与文献结果吻合;在一定的外载激励下可发生同向振动模式和反向振动模式;在一定的参数下,得到一些新的现象和结论。     

SYMPLECTIC SOLUTION SYSTEM FOR REISSNER PLATE BENDING

Based on the Hellinger-Reissner variatonal principle for Reissner plate bendingand introducing dual variables, Hamiltonian dual equations for Reissner plate bending werepresented. Therefore Hamiltonian solution system can also be applied to Reissner platebending problem, and the transformation from Euclidian space to symplectic space and fromLagrangian system to Hamiltonian system was realized. So in the symplectic space whichconsists of the original variables and their dual variables, the problem can be solved viaeffective mathematical physics methods such as the method of separation of variables andeigenfunction-vector expansion. All the eigensolutions and Jordan canonical formeigensolutions for zero eigenvalue of the Hamiltonian operator matrix are solved in detail, and their physical meanings are showed clearly. The adjoint symplectic orthonormal relation of the eigenfunction vectors for zero eigenvalue are formed. It is showed that the alleigensolutions for zero eigenvalue are basic solutions of the Saint-Venant problem and theyform a perfect symplectic subspace for zero eigenvalue. And the eigensolutions for nonzeroeigenvalue are covered by the Saint-Venant theorem. The symplectic solution method is notthe same as the classical semi-inverse method and breaks through the limit of the traditional semi-inverse solution. The symplectic solution method will have vast application.     

大型辛矩阵本征问题的逆迭代法

基于共轭辛子空间迭代法,求解了大型辛矩阵的主要本征解。随着迭代的进行,可以无限地逼近其精确解。     

含裂纹纳米板振动问题的哈密顿体系方法

基于裂纹处范德华力效应,采用非局部弹性理论构造纳米板模型,并通过导入哈密顿体系建立含裂纹纳米板振动问题的对偶正则控制方程组。在全状态向量表示的哈密顿体系下,将含裂纹纳米板的固有频率和振型问题归结为广义辛本征值和本征解问题。利用哈密顿体系具有的辛共轭正交关系,得到问题解的级数解析表达式。结合边界条件,得到固有频率与辛本征值的代数方程关系式,进而直接给出固有频率的表达式。数值结果表明,非局部尺寸参数和裂纹长度对纳米板振动的各阶固有频率有直接的影响。对比表明,辛方法是准确且可靠的,可为工程应用提供依据。