不可压缩材料分析的界带有限元

针对完全不可压缩材料系统(v=0.5),提出流函数的概念,给出相应的变分原理,并进行数值分析.流函数的引入涉及到高阶微分,为此提出界带有限单元.该单元基于界带理论,能够很好地解决具有高阶微商的变分原理所带来的高阶近似问题.     

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La-grange(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.     

基于界带模型的碳纳米管声子谱的辛分析

针对碳纳米管声子谱的数值计算方法研究,基于对偶体系和辛几何算法提出了一套全新的计算方法和相应的界带结构模型,通过将碳纳米管模拟成不同的结构力学模型,利用分析结构力学中的振动理论来计算碳纳米管的色散关系.理论框架包括:周期结构的变分原理、周期结构中波的传播分析、子结构方法、界带理论和声子色散关系的基本算法.数值算例验证了理论和算法的有效性,而且也指出了针对碳纳米管的声子谱的计算,界带模型相对于其它传统模型存在着一定的优势.     

矩阵黎卡提方程的精细积分法

选择恰当的参数，将２＾Ｎ类算法用于代数与微分黎卡提方程。证明了算得的解是如此精确，几乎是计算机上的精确解。数例验证了该结论。     

暂态历程的精细计算方法

在２＾Ｎ类算法计算指数矩阵的基础上，提出了精细积分法计算暂态历程问题，其数值结果可以比拟于精确解的数值结果，数值例题表明了方法高度准确的特点，分析了算法的精度，指出了高度准确的条件。     

子域精细积分及偏微分方程数值解

对于偏微分方程半解析法的方程，精细时程积分虽然能求出高度准确的解，但往往面临矩阵尺度太大的困难，另一方面差分法虽然有带宽小的优点，但有稳定性及精度方面的问题，本文提出子域精细积分法，既可利用精细积分的数值优点，又有带宽小的好处，数值例题表明了子域精细积分法的效能。     

弹性平面扇形域问题及哈密顿体系

通过变量代换及变分原理，将平面弹性扇形域的方程导向哈密顿体系，从而可用分离变量法、本征函数展开等方法求解扇形域的分析单元，这样便可以与有限元的程序系统相结合。显示了哈密顿体系、辛数学的应用潜力。     

Hamilton体系与与弹性力学Saint－Venant问题

本文一改传统的在Ｌａｇｒａｎｇｅ体系欧几里德空间中用半道法讨论Ｓａｉｎｔ－Ｖｅｎａｎｔ问题的方法，而在具有守恒性的Ｈａｍｉｌｔｏｎ体系中辛空间里研究该问题．通过讨论Ｈａｍｉｌｔｏｎ算子矩阵的零本征值及其Ｊｏｒｄａｎ型，直接求解出全部Ｓａｉｎｔ－Ｖｅｎａｎｔ问题的解．     

非线性方程的保辛近似算法

保守体系的微分方程可用Hamilton体系的方法描述,其特点是保辛。两个辛矩阵之和不能保辛,两个辛矩阵的乘积仍是辛矩阵。最常用的小参数摄动法用的是加法,因此对辛矩阵不能保辛。从保辛的角度,要用正则变换。本文针对非线性微分方程,运用自变量坐标变换,对原系统进行变换。由此推导出变换后系统的变分原理。引入Hamilton对偶变量,通过数学变换,得到变系数非线性方程。针对该方程,本文提出了保辛摄动算法。通过数值算例,对不同步长下,保辛摄动法、多尺度摄动法、龙格库塔法和精确解的结果做了比较。数值例题表明,对于非线性方程,本文提出的保辛摄动算法有良好的精度。在步长增大的情况下,保辛摄动保持了良好的稳定性。     

大型不正定陀螺系统本征值问题

陀螺动力系统可以导入哈密顿辛几何体系，在哈密顿陀螺系统的辛子空间迭代法的基础上提出了一种能够有效计算大型不正定哈密顿函数的陀螺系统本征值问题的算法．利用陀螺矩阵既为哈密顿矩阵而本征值又是纯虚数或零的特点，将对应哈密顿函数为负的本征值分离开来，构造出对应哈密顿函数全为正的本征值问题，利用陀螺系统的辛子空间迭代法计算出正定哈密顿矩阵的本征值，从而解决了大型不正定陀螺系统的本征值问题，算例证明，本征解收敛得很快．