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。     

调和函数边界积分方程的充要条件

本文以调和函数的边值问题为例,探讨了边界积分方程的充要条件.文中首次提出了超定问题的概念,并建立了超定问题有解的一个充要条件,它也就是直接变量边界积分方程的一个充要条件.文中首次阐明了边界积分方程与变分原理的内在的联系,还指出了间接变量与直接变量两类边界积分方程之间存在着一一对应的关系.文中的慨念、思路和论点不难用于其它有变分原理的问题的边界积分方程.     

三维位势问题的梯度边界积分方程的新解法

三维位势问题的边界元分析中,关于坐标变量的边界位势梯度的计算是一个困难的问题. 已有一些方法着手解决这个问题,然而,这些方法需要复杂的理论推导和大量的数值计算. 本文提出求解一般边界位势梯度边界积分方程的辅助边值问题法. 该方法构造了与原边界值问题具有相同解域的辅助边值问题,该辅助边值问题具有已知解,因此通过求解此辅助边值问题,可获得梯度边界积分方程对应的系统矩阵,然后将此系统矩阵应用于求解原边值问题,求解过程非常简单,只需求解一个线性系统即可获得原边值问题的解. 值得注意的是,在求解原边值问题时,不再需要重新计算系统矩阵,因此辅助边值问题法的效率并不很差. 辅助边值问题法避免了强奇异积分的计算,具有数学理论简单、程序设计容易、计算精度高等优点,为坐标变量梯度边界积分方程的求解提供了一个新的途径. 3个标准的数值算例验证了方法的有效性.      

三维位势问题的梯度边界积分方程的新解法

三维位势问题的边界元分析中,关于坐标变量的边界位势梯度的计算是一个困难的问题.已有一些方法着手解决这个问题,然而,这些方法需要复杂的理论推导和大量的数值计算.本文提出求解一般边界位势梯度边界积分方程的辅助边值问题法.该方法构造了与原边界值问题具有相同解域的辅助边值问题,该辅助边值问题具有已知解,因此通过求解此辅助边值问题,可获得梯度边界积分方程对应的系统矩阵,然后将此系统矩阵应用于求解原边值问题,求解过程非常简单,只需求解一个线性系统即可获得原边值问题的解.值得注意的是,在求解原边值问题时,不再需要重新计算系统矩阵,因此辅助边值问题法的效率并不很差.辅助边值问题法避免了强奇异积分的计算,具有数学理论简单、程序设计容易、计算精度高等优点,为坐标变量梯度边界积分方程的求解提供了一个新的途径. 3个标准的数值算例验证了方法的有效性.     

关于变分不等式问题近似解的数值证明

基于文献[1]给出了一种数值证明变分不等式解的存在性方法。通过Hilbert空间中的Riesz表示定理,首先将变分不等式问题的迭代过程转化为一种不动点形式,再利用Schauder不动点定理构造了一个高效率的数值证明过程,即通过数值计算产生一个包含近似解的有界闭凸子集。非线性Helmholtz方程的算例说明这一方法的可行性和高效性。     

虚功的等价性及其在固体力学中的应用

本文根据变分学原理提出一组与固体力学中基本微分方程、边界条件(等式或不等式)等价的虚功表达式(等式或不等式),并由此建立放松连续性条件的方程,导出了放松应力边界连续性条件的Saint—Venant原理的表达式、放松位移边界连续性条件下悬臂梁位移的新解答、放松所有约束条件的广义变分原理以及求解摩擦接触问题的变分不等式。     

塑性流动理论的变分不等式模式及其优化解

本文研究与塑性流动理论相等价的变分不等式泛函形式,此类形式比现有的能量形式描述更为简洁,便于数值计算,并具有可靠的数学依据,文章还证明了其广义塑性势形式具有线性和凸性性质。在进行有限元离散后,采用变分不等式二次规划解,不需要传统求解弹塑性问题的迭代过程,迭代次数比传统方法少得多,而且具有足够的精度,其效果优于传统的非线性问题解法。     

翼型跨音速流动计算和外形设计的变域变分有限元方法

在气体动力学问题研究中经常会碰到诸如激波、翼型设计等未知界面问题。未知界面的存在为该类问题的理论分析和数值求解带来了很大困难。刘高联针对未知界面问题发展了一种变域变分有限元方法,该方法将未知界面看作是一个变化区域的边界,采用变域变分将未知界面结合在变分泛函中,使其与求解流场的控制方程结合起来,从而将未知界面的求解和流场的求解完全耦合进行,因而是一种处理未知界面的独特工具,极适合于气动外形的设计求解。本文运用变域变分有限元方法对翼型跨音速流动正、反命题进行了数值研究。由于在跨音速翼型绕流中存在激波,所以为了得到压缩激波解,采用了“人工密度”办法。几个算例均得到了满意的计算结果和设计结果,证明了本文方法的有效性和优越性。     

变厚度板弯曲的边界元分析法

由于变厚度板弯曲问题的控制分方程复杂，直接求解其基本解推导边界积分方程建立边界元分析法较为困难，本文通过引入等效荷载，等效刚度，将此问题的控制微分方程化成与普通薄板弯曲问题基本方程相同的形式，利用求解通板弯曲问题的边界元迭代求解，建立了分析变厚度板弯曲问题的蛤法，算例表明本方法理正确，精度良好。     

一种新的摄动粘弹性边界元法

本文在拉普拉斯变换空间中,运用摄动理论和“弹性-粘弹性”对应性原理,提出了一种新的粘弹性问题边界元求解法。文中结合广义变分原理,导出了摄动粘弹性边界元方程,并给出了摄动粘弹性问题的基本解。最后,详述了一阶摄动的求解过程,并给出了算例。     

Asymptotic approximation method for elliptic variational inequality of first kind简

An asymptotic approximation method is proposed to solve a particular elliptic variational inequality of first kind associated with unilateral obstacle problems. In this method, the free boundary is first captured, and then the method of the fundamental solution (MFS) is used to find the solution of the Dirichlet problem for Laplace’s equation in the non-coincidence set. Numerical examples are given to show the efficiency of the method.     

Boundary mixed variational inequality in friction problem

IntroductionThestaticffichonProblemdiscussedinthespaperisakindofnonlinearunilateralboundalvaluePIDbleth.Itiswell-knownthatordinarylinearelliphcboundaryvalueProblemoftencormspondstOCertainlinearvariahonalequahon,theexistenceanduniquenessofitssolutioncanbeobtainedbyusingthein-MilgramtheoremorBabuskatheorem.HoweverthisunilateralboundalvallueProblemcormSPOndstoakindof"dxedvariahonalinequality['J.Sinceitcontainsthenonlinearindifferentialfunchonal,theusuallinearizationmethodsareuseless.Thereby…     

EQUIVALENT BOUNDARY INTEGRAL EQUATIONS WITH INDIRECT VARIABLES FOR PLANE ELASTICITY PROBLEMS

IntroductionIthasbeenratheralonghistorythattheBoundaryElementMethod (BEM )isappliedtosolvetheplaneelasticityproblems[1～2 ].However,theEBIE ,whichisequivalenttotheoriginalboundaryvalueproblem ,hasnotbeenfullyappreciatedandsolvedinBEMcommunity .TheconventionalboundaryintegralequationswithindirectvariablesarediscussedthoroughlyanditisshownthatthepreviousresultsarenotEBIE ,i.e .,sometimes,thereexistsnosolutionormorethanonesolutiontothem .Themainkeyliesintheexactformoftheexteriorproblems.I…     

Free boundary problem of non-steady state seepage flow

１ＶａｒｉａｔｉｏｎａｌＩｎｅｑｕａｌｉｔｙＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＮｏｎ＿ＳｔｅａｄｙＳｔａｔｅＣｏｍｐｒｅｓｉｂｌｅＳｅｅｐａｇｅＦｌｏｗｏｆＷｅｌＴａｋｅａｃｏｍｐｒｅｓｉｂｌｅｐｕｍｐｉｎｇｗｅｌｉｎｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍｅｄ...     

Penalty finite element method for Navier–Stokes equations with nonlinear slip boundary conditions

The penalty finite element method for Navier–Stokes equations with nonlinear slip boundary conditions is investigated in this paper. Since this class of nonlinear slip boundary conditions include the subdifferential property, the weak variational formulation is a variational inequality problem of the second kind. Using the penalty finite element approximation, we obtain optimal error estimates between the exact solution and the finite element approximation solution. Finally, we show the numerical results which are in full agreement with the theoretical results. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

SINGULARLY PERTURBED NONLINEAR BOUNDARY VALUE PROBLEM FOR A KIND OF VOLTERRA TYPE FUNCTIONAL DIFFERENTIAL EQUATION

IntroductionThereweresomeresultsofstudyingonboundaryvalueproblemsforfunctionaldifferentialequation[1～6 ]byemployingthetoplolgicaldegreetheoryandsomefixedpointprinciplesinrecentyears.Buttheworktostudyboundaryvalueproblemsfordelaydifferentialequationwithsmallparameterbymeansofthetheoryofsingularperturbationrarelyappeared[7～11].Thereasonforitisthattheworktoconstructtheuppersolutionandlowersolutionforthecaseofdifferentialequationwithdelayisdifficult.Theauthorhasstudiedakindofboundaryvalueproblem…     

A VARIATIONAL INEQUALITY APPROACH FOR NON-STEADY SEEPAGE FLOW THROUGH THREE-DIMENSIONAL FRACTURE NETWORK

为了求解裂隙岩体有自由面非稳定渗流问题,将Darcy定律延拓至整个研究区域,使得潜在溢出边界条件满足Signorini型边界条件,建立了三维裂隙网络非稳定渗流问题的抛物型变分不等式（parabolic variational inequality,PVI）提法,并证明其与偏微分方程（partial differential equation,PDE）提法的等价性,从而将自由面上的流量条件以及潜在溢出边界上的互补条件转化成自然边界条件,降低该问题求解难度。同时给出了基于PVI提法的有限元数值求解方法,通过与交叉裂隙模型理论解的对比分析,证明了该方法的正确性。最后将该方法对含复杂三维裂隙网络的边坡进行非稳定渗流分析,计算结果表明该方法对于复杂裂隙网络求解具有较强的可靠性和适应性。     

CONTACT PROBLEMS AND DUAL VARIATIONAL INEQUALITY OF 2－D ELASTOPLASTIC BEAM THEORY

ＣＯＮＴＡＣＴＰＲＯＢＬＥＭＳＡＮＤＤＵＡＬＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＩＮＥＱＵＡＬＩＴＹＯＦ２－ＤＥＬＡＳＴＯＰＬＡＳＴＩＣＢＥＡＭＴＨＥＯＲＹＤａｖｉｄＹａｎｇＧａｏ（高扬）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ．ＶｉｒｇｉｎｉａＰｏｌｙｔ...     

平面弹性外问题的等价的直接变量边界积分方程

用变分法证明平面弹性力学外边值问题的正确提法。在此基础之上，确立外问题的等价的直接变量边界积分方程。对传统的惯用的直接变量边界积分方程进行了深入的讨论，表明它与原边值问题不等价。