面内变刚度薄板弯曲问题的挠度?弯矩耦合神经网络方法

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法. 面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程, 传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况. 本文基于Kirchhoff薄板弯曲理论, 提出了一种直角坐标系下任意面内变刚度薄板弯曲问题的神经网络解法. 神经网络模型包含挠度网络与弯矩网络, 分别用于预测薄板的挠度与弯矩, 从而将求解4阶偏微分方程转换为求解一系列二阶偏微分方程组, 通过对挠度、弯矩试函数的构造可使得神经网络计算结果严格满足边界条件. 在误差的反向传播中, 根据本文提出的误差函数公式计算训练误差并结合Adam优化算法更新模型的内部参数. 求解了不同边界条件、形状的面内变刚度薄板弯曲问题, 并将所得计算结果与理论解、有限元解进行对比. 研究表明, 本文模型对于求解面内变刚度薄板弯曲问题具备适应性, 虽然模型中的弯矩网络收敛较挠度网络要慢, 但本文方法在试函数的构造上更为简单、适应性更强.      

广义有限差分法求解Kirchhoff和Winkler薄板弯曲问题

论文将广义有限差分法用于数值计算Kirchhoff板和Winkler板的弯曲问题.广义有限差分法是基于最小二乘原理的一种区域型无网格方法.相比于传统的网格类数值解法,广义有限差分法无需网格生成且无需数值积分.通过数值实验结果表明,广义有限差分法可以有效地求解两类薄板在不同横向荷载作用下的弯曲问题.     

采用两步优化器的深度配点法与深度能量法求解薄板弯曲问题

随着计算机技术的进步以及机器学习算法的进一步发展,深度学习方法逐渐被广泛引用于各行各业中。本文发展并比较了适应于工程计算的深度配点法与深度能量法并应用于求解薄板弯曲问题。深度配点法采用物理驱动的深度神经网络来,并将物理信息（偏微分方程强形式）引入到损失函数中,最终将求解薄板弯曲问题简化为优化问题。深度能量法则是采用系统总势能驱动的神经网络。根据最小势能原理,在所有的可能位移场中,真实位移场的总势能取最小值,因此我们可以使用总势能构造损失函数,从而求解薄板弯曲问题。对于边界条件,通过罚函数法将有约束最优化问题转化为求解无约束最优化问题。深度配点法与深度能量法的适用性基于神经网络的通用近似定理。由于物理信息跟总势能的引入,增加了神经网络训练的困难,为了解决这个问题,我们发展了两步优化器方法。数值结果表明,深度配点法与深度能量法很适合求解薄板弯曲问题,并且程序实现简单,实现了真正意义上的“无网格法”。     

薄板弯曲问题的P型杂交解析有限元方法

本文采用两套变量构造有限元试函数空间，在单元内部要求试函数精确满足平衡微分方程，在单元边界上对位移和转角分别用Ｐｅａｎｏ升阶函数插值，然后利用广义变分原理建立了一种薄板弯曲问题的Ｐ型杂交解析有限方法，与常规有限元法相比，该方法不心进行过细的网格剖分，通过增加单元插值多项式的阶数Ｐ来提高精度，此外，该方法还具有积分计算只需在单元边界上进行、单元钢度矩阵和载荷向量具有嵌入结构、协调程度可以自动控制等优     

圆薄板轴对称弯曲问题的基本方程讨论

首先通过级数展开和求极限运算的方法,确定了等厚度圆薄板轴对称大/小挠度问题的弯曲微分方程在圆心处的表达式.其次,根据轴对称问题的特点,推导出了实心圆薄板在圆心处应满足边界条件的数学表达式,使圆薄板轴对称大/小挠度问题的弯曲微分方程应满足的边界条件达到了应有的数量.本文工作进一步完善了圆薄板轴对称弯曲问题的微分方程形式和边界条件,从而使我们可以利用成熟的微分方程数值解法,对具有较复杂载荷的实心圆薄板轴对称弯曲微分方程进行数值求解.     

薄板弹塑性弯曲的X样条有限条方法

薄板弹塑性弯曲的Ｘ样条有限条方法叶金铎，杨海元（天津大学冶金分校，３００４００）（天津大学，３０００７２）关键词Ｘ样条有限条，弹塑性，分层方案，不分展方案，不规则区域１前言采用有限元法解弹塑性问题，计算量大、计算费用高，采用传统有限条法解弹塑性问题又...     

细胞自动机方法解小挠度薄板弯曲问题

固体力学中的细胞自动机方法是一种分析固体力学问题的新方法，它将结构的静平衡认为是在力和位移边界条件下，物体元胞间的自组织过程，它不需要象现有有限元那样形成整体刚度矩阵和求解整体平衡方程，对计算机容量要求低，可望成为分析大型结构的有效方法，且特别适宜于并行计算。为拓展其应用范围，本文将其应用于小挠度弹性薄板弯曲的静力计算以检验其可行性。文中给出了详细的计算步骤，以实际算例为基础，探讨了该方法的有效性，并对其优点和目前存在的问题进行了讨论。     

中厚板弯曲问题的自然单元法

自然单元法是一种新兴的无网格数值计算方法,基于Reissner-Mindlin板弯曲理论,将自然单元法应用于平板弯曲问题的计算中,给出了相关的公式,推导了总体刚度矩阵和荷载列阵的计算列式.算例分析表明,自然单元法应用于中厚板的弯曲问题具有较高的计算精度,并可用于Winkler地基上基础板的计算.同时指出,对于厚跨比较小的薄板,由于对挠度和中面法线转角采用相同的插值形式,当板厚变薄时夸大了虚假的剪切变形影响,因而表现出剪切自锁现象.对进一步开发厚薄板通用的计算程序作了初步探讨.     

一种薄板弯曲问题的四边形位移单元

本文基于修正势能泛函,引入广义协调的概念,导出了一种具有12个自由度的薄板弯曲四边形位移单元LGC—Q12,这种单元协调性好,列式简单,计算精度高。并且能近似地通过分片检验。     

A NEW IHIERARCHICAL BOUNDARY ELEMENT METHOD AND ITS ADAPTIVE PROCESSES FOR PLATE BENDING PROBLEM

In this paper a new hierarchical boundary element method is introducedfor solving the problem of plate bending.Exact solutions of the governing equationsare used inside the domain together with independent deflections and rotations on theboundary.A generalized variational principle is employed to achieve the boundaryelement formulation.Further,the adaptive processes of the method are also discussed.By virtue of the error estimate technique proposed by Zienkiewicz et al.areasonable error indicator and adaptive scheme are suggested.Numerical examplesillustrate the high accuracy of the new elements and show the excellent efficiency ofthe adaptive computation described in this paper.     

基于均匀化理论的多孔板弯曲问题新解

由于密集型分布孔的存在,通常的有限元法不能有效地分析多孔板的弯曲问题.该文基于均匀化理论建立了该类问题的新解法.对含密集型分布的阶梯型圆孔板的分析结果,说明了该文方法是有效的.     

薄板的多变量小波有限元分析

基于区间B样条小波和广义变分原理,提出了多变量小波有限元法,构造了一种新的薄板多变量小波有限单元.由广义变分原理推导结构的多变量有限元列式,区间B样条小波尺度函数作为插值函数构造的多变量小波有限元法中,广义应力和应变被作为独立变量进行插值,避免了传统方法中应力应变求解的微分运算,减小了计算误差.区间B样条小波良好的数值...     

Reissner板弯曲的复变函数分析方法

本文建立了Reissner板弯曲问题的复变函数分析方法,它可以有效地用于分析含一般孔洞板弯曲的应力集中问题。作为应用,文中还给出了一些计算实例。     

用杂交边界点法分析简支薄板的热弯曲问题

该文利用杂交边界点法对简支薄板的热弹性弯曲进行了分析计算.采用薄板的热弹性理论,通过薄板的修正变分原理建立了各向同性薄板的边界局部积分方程,域内变量使用基本解插值,而边界上的变量则用移动最小二乘法近似.计算时仅需边界上离散点的信息,无论变量近似还是数值积分都不需要网格,因此该方法是一种纯边界类型无网格方法.数值算例表明,杂交边界点法在分析薄板的热弯曲问题时具有效率高、精度高和收敛性好等优点.     

A WAVELET METHOD FOR BENDING OF CIRCULAR PLATE WITH LARGE DEFLECTION

A wavelet method for solving strongly nonlinear boundary value problems is described, which has been demonstrated early to have a convergence rate of order 4, almost independent of the nonlinear intensity of the equations. By using such a method, we study the bending problem of a circular plate with arbitrary large deflection. As the deflection increases,the bending behavior usually exhibits a so-called plate-to-membrane transition. Capturing such a transition has ever frustrated researchers for decades. However, without introducing any additional treatment, we show in this study that the proposed wavelet solutions can naturally cover the plate-membrane transition region as the plate deflection increases. In addition, the high accuracy and efficiency of the wavelet method in solving strongly nonlinear problems is numerically confirmed, and applicable scopes for the linear, the membrane and the von Karman plate theories are identified with respect to the large deformation bending of circular plates.