平面弹性问题自适应有限元方法的收敛性分析

针对平面弹性问题,首先采用基于最新顶点二分法的网格加密方法,给出一种不需要标记振荡项和加密单元、不需要满足"内节点"性质的自适应有限元方法.其次,通过对各层网格上解函数和误差指示子的分析,利用相邻网格层上解函数的正交性、解函数和真解函数的能量误差的上界估计、相邻网格层上误差指示子的近似压缩性等结果,从理论上严格证明了该自适应有限元方法是收敛的.最后数值实验验证了该自适应有限元方法是收敛的和鲁棒的.     

具有滑动边界条件Stokes问题的自适应Uzawa块松弛算法

对一类具有非线性滑动边界条件的Stokes问题,得到了求其数值解的自适应Uzawa块松弛算法(SUBRM).通过该问题导出的变分问题,引入辅助变量将原问题转化为一个基于增广Lagrange函数表示的鞍点问题,并采用Uzawa块松弛算法(UBRM)求解.为了提高算法性能,提出利用迭代函数自动选取合适罚参数的自适应法则.该...     

自由边界问题的自适应Uzawa块松弛算法

利用增广Lagrange乘子法和自适应法则，得到求解单侧障碍自由边界问题的自适应Uzawa块松弛法.单侧障碍自由边界问题离散为有限维线性互补问题，等价于一个用辅助变量和增广Lagrange函数表示的鞍点问题.采用Uzawa块松弛算法求解该问题得到一个两步迭代法，主要的子问题为一个线性问题，同时能显式求解辅助变量.由于Uzawa块松弛算法的收敛速度显著依赖于罚参数，而且对具体问题很难选择合适的罚参数.为提高算法的性能，提出了自适应法则，该方法自动调整每次迭代所需的罚参数.数值结果验证了该算法的理论分析.     

几乎不可压缩线性弹性问题的多重网格Uzawa型混合有限元方法

该文针对几乎不可压缩弹性问题,设计了多重网格Uzawa型混合有限元方法,成功克服了闭锁现象.通过引入压力变量p将弹性问题转化为一个鞍点型系统,对该系统将Uzawa型迭代法和多重网格方法相结合,建立了多重网格和套迭代多重网格Uzawa型混合有限元方法,并给出了该算法的收敛性.数值算例验证了方法的有效性和稳定性.     

求解对称鞍点问题的修正Uzawa方法

本文基于两个非线性逼近逆的非线性Uzawa方法,给出了一种新的修正非线性Uzawa方法,并对其收敛性进行了分析以及与已有算法的收敛性进行了比较.最后由数值试验说明了算法的正确性和有效性.     

一类求解鞍点问题的广义不精确Uzawa方法

本文提出了一类求解大型稀疏鞍点问题的新的广义不精确Uzawa算法.该方法不仅可以包含 前人的方法, 而且可以拓展出很多新方法. 理论分析给出该方法收敛的条件, 并详细的分析了其收敛性质和参数矩阵的选取方法. 通过对有限元离散的Stokes问题的数值实验表明, 新方法是行之有效的, 其收敛速度明显优于原来的算法.     

平面弹性问题及Stokes问题的一个矩形有限元方法

In this paper,a locking-free nonconforming rectangular finite element scheme is presented for the planar elasticity problem with pure displacement boundary condition.Meanwhile,we prove that this element is also convergent for stationary Stokes problem.     

有限元奇性问题的自适应处理

§1.引言 有限元奇性问题(包括凹角域问题以及方程本身的奇性等问题),由于奇点的存在,致使奇点附近收敛速度明显减慢。处理这一问题的有效方法是构作可靠实用的后验估计量来寻找收敛慢的坏单元,进行局部加密剖分,从而以最快的速度提高整体精度,但工作量最小。 本文的特点在于:1.对剖分条件限制较弱,只要求正规剖分(regular meshes)即     

非线性单调型Neumann问题的有限元方法

本文讨论了一类非线性单调型Ｎｅｕｍａｎｎ问题的有限元方法。首先，给出这类问题解存在性的一个新证明。其次，基于这一新证明，构造了问题的一个有限逼近格式。最后，应用基于等价极小化问题的有限元数值分析法，得到了线性有限元逼近解的收敛性结果和误差估计。另外，顺便还指出：如果将这一有限元数值分析法类似地应用于非线性单调型Ｄｉｒ－ｉｃｈｌｅｔ问题，那么Ｇｌｏｗｉｎｓｋｉ和Ｍａｒｒｏｃｏ＾［３］的结果可以进一步     

平面弹性的一个新的Locking-free非协调有限元

针对平面弹性问题构造了一个Locking-free的矩形非协调有限元,并证明该有限元格式关于λ有一致最优收敛阶,其离散误差的能量模为O（h2）,L2模为O（h3）.最后给出了数值实验对理论结果进行了验证.     

弱有限元方法在线弹性问题中的应用

本文考虑弱有限元（简称WG）方法在线弹性问题中的应用.WG方法是传统有限元方法的推广,用于偏微分方程的数值求解.和传统有限元一样,它的基本思想源于变分原理.WG方法的特点是使用在剖分单元内部和剖分单元边界上分别有定义的分片多项式函数（即弱函数）作为近似函数来逼近真解,并针对弱函数定义相应的弱微分算子代入数值格式进行计算.除此之外,WG方法允许在数值格式中引进稳定子以实现近似函数的弱连续性.WG方法具有允许使用任意多边形或多面体剖分,数值格式与逼近函数构造简单,易于满足相应的稳定性条件等优点.本文考虑WG方法在求解线弹性问题中的应用.围绕线弹性问题数值求解中常见的三个问题,即：数值格式的强制性,闭锁性,应力张量的对称性介绍WG方法在线弹性问题求解中的应用.     

随机平面线弹性问题的一类弱Galerkin方法

本文针对带有随机杨氏模量和荷载的平面线弹性问题,提出了一类随机弱Galerkin有限元方法.先利用Karhunen-Loève展开把随机项参数化,将方程转化为一个确定性问题;再采用弱Galerkin有限元法和k-/p-型方法分别离散空间区域和随机场.在弱Galerkin离散中,用分片s(s≥1)和s+1次多项式逼近单元...     

LEAST-SQUARES MIXED FINITE ELEMENT METHODS FOR THE INCOMPRESSIBLE MAGNETOHYDRODYNAMIC EQUATIONS

Least-squares mixed finite element methods are proposed and analyzed for the incompressible magnetohydrodynamic equations, where the two vorticities are additionally introduced as independent variables in order that the primal equations are transformed into the first-order systems. We show that there hold the coerciveness and the optimal error bound in appropriate norms for all variables under consideration, which can be approximated by all kinds of continuous element. Consequently, the Babuska-Brezzi condition(i.e. the inf-sup condition) and the indefiniteness are avoided which are essential features of the classical mixed methods.     

CASCADIC MULTIGRID METHODS FOR MORTAR WILSON FINITE ELEMENT METHODS ON PLANAR LINEAR ELASTICITY

Cascadic multigrid technique for mortar Wilson finite element method of homogeneous boundary value planar linear elasticity is described and analyzed. First the mortar Wilson finite element method for planar linear elasticity will be analyzed, and the error estimate under L2 and H1 norm is optimal. Then a cascadic multigrid method for the mortar finite element discrete problem is described. Suitable grid transfer operator and smoother are developed which lead to an optimal cascadic multigrid method. Finally, the computational results are presented.     

平面线弹性纯位移边值问题低阶非协调矩形元的Robust多重网格方法

1引 言 对于各向同性,均匀介质的平面线弹性问题,当Lamé常数λ→∞(泊松率v→0.5)时,即对于几乎不可压介质,通常的协调有限元格式的解往往不再收敛到原问题的解,或者达不到最优收敛阶,这就是所谓的闭锁现象(见[3],[7],[8]及[10]).究其原因,在通常的有限元分析中,其误差估计的系数与λ有关,当λ→∞时,该系数将趋于无穷大.因此为克服闭锁现象就需要构造特殊的有限元格式,使得当λ→∞时,有限元逼近解仍然收敛到原问题的解.     

关于纯位移边界条件的平面弹性问题Locking-Free有限元格式

In this paper,we discusse the locking phenomenon of the finite element method for the pure displacement boundary value problem in the planar elasticity as Lame constantλ→∞,The locking-free scheme of Crouziex-Raviart element was proposed and analyzed by Brenner et al.[2]and [3].We firstly present the derivation of Brenner‘s scheme,then propose and analyse a locking-free scheme,then propose and analyse a locking-free scheme of noncon-forming rectangle finite element.     

A MIXED FINITE ELEMENT METHOD FOR THE CONTACT PROBLEM IN ELASTICITY

Based on the analysis of [7] and [10], we present the mixed finite element approximation of the variational inequality resulting from the contact problem in elasticity. The convergence rate of the stress and displacement field are both improved from O（h3/4） to quasi-optimal O（h│logh│^1/4）. If stronger but reasonable regularity is available, the convergence rate can be optimal O（h）.     

THE ADAPTIVE IMMERSED INTERFACE FINITE ELEMENT METHOD FOR ELASTICITY INTERFACE PROBLEMS

In this paper, we propose adaptive finite element methods with error control for solving elasticity problems with discontinuous coefficients. The meshes in the methods do not need to fit the interfaces. We establish a residual-based a posteriori error estimate which is $λ$-independent multiplicative constants; the Lamé constant $λ$ steers the incompressibility. The error estimators are then implemented and tested with promising numerical results which will show the competitive behavior of the adaptive algorithm.     

一类基于变量分离的稳定化混合有限元方法

Based on a seperated model for saddle-point problems, we develop a new sta-bilized mixed finite element method. Such a model consists of two subproblems with respect to the primal and the dual variables, respectively. We show that the new method is coercive and that optimal error bounds hold. As an application,the nearly incompressible elastic problem is analyzed with our method.