分析力学初值问题的一种变分原理形式

明确了分析力学初值问题的控制方程，按照广义力和广义位移之间的对应关系，将 各控制方程卷乘上相应的虚量，代数相加，进而在 原空间中建立了分析力学初值问题的一种变分原理形式，即建立了分析力学初值问题的卷积 型变分原理和卷积型广义变分原理. 推导了分析力学初值问题卷积型变分原理和卷积型广义 变分原理的驻值条件. 在建立分析力学初值问题的一种变分原理形式的同时, 将变积方法推广为卷变积方法.     

摩擦约束广义变分不等原理的临界变分现象及分析

对于具有摩擦约束的弹塑性接触问题,由于边界接触面上的摩擦力由不等式表示,导致得到包含摩擦约束的广义变分原理为广义变分不等原理.广义变分不等原理通过将摩擦力纳入问题的能量泛涵,可避免考虑摩擦力变化的具体过程,便于数值方法如有限元等在弹性接触问题上的应用.但是,通过对广义变分不等原理的研究,发现在弹性力学广义变分不等原理中,势能型和余能型广义变分不等原理,均存在临界变分现象,即变分时拉格朗日乘子为零,变分失败;或者得到的能量泛函变分后得不到问题的欧拉方程.在对弹性力学广义变分不等原理临界变分现象进行分析后,提出了避免发生临界变分现象的方法.实际应用证明了方法的有效性.通过避免临界变分现象的发生,可以保证拉格朗日乘子方法的有效使用.     

一种基于Hamel形式的无条件稳定动力学积分算法

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数值积分算法的构造方法,提出了一种无条件稳定的Hamel广义α方法,具体内容包括:构造特殊的变分形式,利用变分积分子等工具,建立无条件稳定的数值积分算法;在相同框架下,提出更高精度的数值格式;结合活动标架法的特性,将算法的一般形式推广到李群空间,得到Hamel广义α文所提出的Hamel广义α方法是无条件稳定的,具有二阶精度并且能够快速过滤掉虚假的高频振荡.数值算例的结果显示,本文所提方法具备了传统方法的精度、耗散和稳定性优势,既适合一般的线性空间,也适用于李群空间,同时还可以发展高阶精度算法.本文发展了构造变分积分子的新模式.     

基于哈密顿动力系统新变分原理的保辛算法之二：算法保辛性质证明

文献[1]给出了哈密顿系统的一个新的变分原理,并基于此变分原理,通过选择一个时间步长两端不同广义位移或广义动量为独立变量,给出了四种不同类型的求解哈密顿动力系统的数值方法。本文将分别证明这四类数值方法都是保辛的数值方法。     

弹性力学Hamilton方法广义解的适定性

首先引入了Hamilton体系中平面应力弹性力学问题正则方程的Galerkin变分方程,证明了Galerkin变分方程和目前文献中所用的Ritz变分方程的等价性,以及相应广义解的适定性,从而为目前的数值方法提供了理论基础。从证明过程中可以看到广义解实际上是Ritz变分泛函的一个鞍点。     

刚体动力学的拟变分原理及其应用

为了适应航天事业发展的需要,极有必要开展多柔体系统的理论分析.作为应用非保守系统的拟变分原理进行多柔体动力学的理论分析的组成部分,研究了刚体动力学的拟变分原理及其应用:建立了刚体动力学的拟变分原理,推导出刚体动力学的拟变分原理的拟驻值条件; 建立了刚体动力学的广义拟变分原理,说明了应用广义拟变分原理求得问题的解析解和数值解的途径; 最后,借助算例说明了应用变分方法来研究刚体动力学问题的优越性.      

粘性流体力学的变分原理及其广义变分原理

本文通过引入Laplace变换,应用变积运算方法,建立了不可压缩粘性流体力学的变分原理及其广义变分原理.     

基于位移型Gurtin变分原理计算动力响应的逐步积分法

本文利用位移型Ｇｕｒｔｉｎ变分原理,在时间域上采用三次Ｈｅｒｍｉｔｅ插值函数进行离散,给出了一种计算结构动力响应的逐步积分方法。通过稳定性分析研究了该方法的稳定区情况表明,当１．６４≤θ≤２．０８时,该方法的数值计算精度很高,但是条件稳定积分格式。当θ≥４．１时,该方法是无条件稳定的积分格式,精度较高。     

三维非定常可压跨声速有旋流动的统一变域变分理论

本文利用Ｃｌｅｂｓｃｈ变量,应用半反推法首次建立了三维非定常可压跨声有旋流体的广义变分原理及变分原理族,应用变域变分工具,几乎所有界面条件（包括激波、尾涡面条件等）都转化成了自然边界条件,这给有限元计算带来了很大的方便。     

多变量样条有限元法

本文提出了一种基于胡海昌－鹫津久一郎三类变量广义变分原理［１，２］的多变量样条有限元法，文中应用乘积型二元三次Ｂ样条插值函数来构造板壳的广义变量场函数，由三类变量广义变分原理来建立多变理样有限元模型。在计算种种场变量时，既不必求导，又无需用应力应变关系式，可直接算得其结果，因而对各种场变量均有足够的精度，文中，还解算了振动与稳定特征值问题，均得到了精度较好的数值结果。     

广义变分原理的结构形状优化伴随法灵敏度分析

提出了一种利用伴随变量进行结构形状优化灵敏度分析的新方法. 基于广义变分原理， 考虑了形状优化中位移边界条件的变化对结构响应的影响. 新方法弥补了Arora 等人所提出的形状优化灵敏度分析变分原理中的缺陷，为采用伴随法进行灵敏度分析提供了 新的框架.     

弹性理论中的临界变分及消除方法

临界变分现象是拉氏乘子法的固有特性，钱伟长应用高阶拉氏乘子消除了临界变分现象。本文将提出一种新的方法－凑合反推法，这种方法摒充了拉氏乘子法，把拉氏乘子所在的项目一个待定函数Ｆ代替。这样构成的泛函，作者称之为试泛函。而待定函数Ｆ的识别类似于拉氏乘子的识别。通过该法可以方便地构造出各种多变量广义变分原理，并且可以消除临界变分现象。     

Semi-inverse method and generalized variational principles with multi-variables in elasticity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎ 1 954,Ｈｕ[1,2 ]ｄｅｄｕｃｅｄＨｕ＿Ｗａｓｈｉｚｕｐｒｉｎｃｉｐｌｅｂｙｓｏ＿ｃａｌｌｅｄｔｒｉａｌ＿ａｎｄ＿ｅｒｒｏｒｍｅｔｈｏｄ ,ａｎｄｉｎ1 964 ,Ｃｈｉｅｎ[3]ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅＬａｇｒａｎｇｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｍｅｔｈｏｄ ,ｂｙｗｈｉｃｈｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｄｅｄｕｃｅｄＨｕ＿Ｗａｓｈｉｚｕｐｒｉｎｃｉｐｌｅ.Ａｆｔｅｒｔｈａｔｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｎｂｅａｒｒｉｖｅｄａｔ…     

Some theoretical problems on variational data assimilation

Theoretical aspects of variational data assimilation (VDA) for a simple model with both global and local observational data are discussed. For the VDA problems with global observational data, the initial conditions and parameters for the model are revisited and the model itself is modified. The estimates of both error and convergence rate are theoretically made and the validity of the method is proved. For VDA problem with local observation data, the conventional VDA method are out of use due to the ill-posedness of the problem. In order to overcome the difficulties caused by the ill-posedness, the initial conditions and parameters of the model are modified by using the improved VDA method, and the estimates of both error and convergence rate are also made. Finally, the validity of the improved VDA method is proved through theoretical analysis and illustrated with an example, and a theoretical criterion of the regularization parameters is proposed.     

部分应力杂交动力分析模型的混合变分原理

本文通过对具有单重卷积积分的二类变量的Ｇｕｒｔｉｎ型混合变分原理进行修正，采用“部分应力杂交”的概念，建立了线弹性动力分析 部分应力杂交变分格式，并在此基础上构造出时间有限元模型，这种模型对于分层复合板的动力分析尤其适用。     

第二类抛物型变分不等式中的MRM方法

本文讨论了第二类抛物型变分不等式中的MRM(多重互易方法)方法。首先采用时间项半离散和隐格式方法将抛物型变分不等式化解为一个椭圆变分不等式，然后利用MRM-边界积分方程，将其化解为MRM-边界混合变分不等式，并给出了MRM-边界混合变分不等式解的存在唯一性。说明了该MRM-边界混合变分不等式与常规边界积分方程得到的边界混合变分不等式是一致的，并且具有更容易编程实现。这为使用MRM边界元方法数值求解抛物型变分不等式提供了方法和理论依据。文末给出了数值算例。     

The Variational Principle and Application of Numerical Manifold Method

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＭａｎｉｆｏｌｄＭｅｔｈｏｄ(ＮＭＭ )ｉｓａｎｅｗｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ ,ｗｈｉｃｈｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｆｉｎｉｔｅｃｏｖｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｍａｎｉｆｏｌｄａｎａｌｙｓｉｓ.ＩｔｄｉｆｆｅｒｓｆｒｏｍＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｉｎｔｈａｔｔｈｅｆｉｎｉｔｅｃｏｖｅｒｓｏｆＮＭＭａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｃｏｖｅｒｓａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｖｅｒｓａｎ…     

The variational principles and application of nonlinear numerical manifold method

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