广义的二维微分变换法在分数阶偏微分方程中的应用

分数阶偏微分方程的解析近似解是近年来国内外重要的研究工作之一.借助于符号计算软件Maple,应用广义的二维微分变换法求解Caputo型分数阶导数定义下的时间分数阶偏微分方程、空间分数阶偏微分方程和时空分数阶偏微分方程.在获得三种分数阶偏微分方程解析近似解的同时,验证广义的二维微分变换法的可行性和有效性,说明此解析技术可以用于求解复杂的分数阶偏微分方程系统.     

二维分数阶Volterra积分方程的修正block-by-block方法

基于经典block-by-block方法的思想,构造了二维分数阶Volterra积分方程的一个修正block-by-block数值求解格式.该方法的优点在于只需求解u(x1,y),u(x2,y),u(x,y_1)和u(x,y_2),其他未知量均不需要耦合求解.数值算例表明该格式具有较好的逼近性.     

弹性半空间热冲击问题的广义热弹性解

基于Laplace变换技术及其极限定理,推导了基于分数阶积分的不同广义热弹性理论模型下弹性半空间受热冲击作用的渐近解,该渐近解可以准确地揭示热量在弹性体内传播的波动特性,并可以捕捉到受热冲击作用在弹性波波前位置处产生的阶跃现象.通过对热冲击下弹性波的传播及热弹性响应的渐近求解及结果分析,比较了不同广义热弹性理论对于热冲击问题的预测能力,并揭示了热传输能力的不同对于热弹性行为的影响.     

二维时间分数阶扩散方程的Hermite型矩形元的超收敛分析

基于经典的L1逼近,针对二维时间分数阶扩散方程给出Hermite型矩形元的全离散格式.首先,证明其逼近格式的无条件稳定性.其次,基于Hermite型矩形元的积分恒等式结果,建立插值与Ritz投影之间在H1模意义下的超收敛估计.进而,通过利用插值与投影的关系及巧妙地处理分数阶导数,得到单独利用插值或Ritz投影所无法得到的超逼近及超收敛结果.最后,借助于插值后处理技术导出了整体超收敛结果.     

分数阶量子力学下的二维无限深方势阱

分数阶量子力学是标准量子力学的一种推广,由包含分数阶Riesz导数的空间分数阶Schr?dinger方程所描述.该文考虑了在二维无限深方势阱中运动的自由粒子,利用Lévy路径积分传播子,得到了在二维无限深方势阱内运动粒子的波函数和能量本征值.此外,运用Lévy路径积分摄动技术,得到了在δ函数摄动下的二维无限深方势阱区域内运动粒子的能量依赖格林函数.     

考虑热-水-力耦合效应的饱和多孔地基动力响应分析

基于广义热弹性理论,结合Darcy(达西)定律,对Biot波动方程进行了修正,研究了一个受到椭圆余弦波作用的,均质各向同性半无限大饱和多孔地基的热-水-力多场耦合动态响应问题.建立了饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型及控制方程,采用正则模态法求解,得到了问题的解析解,分析了地基中渗透系数变化和椭圆余弦波频率变化对饱和多孔地基中各物理量的影响.最终,给出了无量纲的竖向位移、超孔隙水压力、竖向应力和温度等物理量的分布规律.     

三相滞后对有球形空腔无限介质双温广义热弹性的影响

就各向同性的无限弹性体,具有一个球形空腔时,从双温广义热弹性理论（2TT）角度,研究三相滞后热方程的热弹性相互作用问题．在三相滞后理论中,热传导方程是一个含时间四阶导数的、双曲型的偏微分方程．假设无限介质初始时静止,通过Laplace变换,将基本方程用向量矩阵微分方程的形式表示,然后通过状态空间法求解．将得到的通解应用于特殊问题：空腔边界上承受着热荷载（热冲击和坡型加热）和力学荷载．使用Fourier级数展开技术,实现Laplace变换的求逆．计算了铜类材料物理量的数值解．图形显示,两种模型：带能量耗散的双温Green-Naghdi理论（2TGNIII）和双温3相滞后模型（2T3相）明显不同．还对双温和坡型参数的影响进行了研究．     

移动热源作用下基于分数阶应变的三维弹性体热-机响应

基于分数阶应变理论,研究了移动热源作用下三维弹性体的热 机动态响应.将分数阶应变理论下的控制方程应用于三维半空间模型,通过Laplace积分变换、双重Fourier变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了不同热源速度和不同分数阶参数下,无量纲温度、应力、应变和位移的分布规律.结果表明,分数阶应变参数对机械波影响显著而对热波影响有限,热源速度对热 机械波影响显著.     

二维横观各向同性厚板在空间变化热源及体力作用下的动力学响应

研究热源和体力作用下的横观各向同性厚板的二维问题,板的上表面无应力作用,但有规定的表面温度作用;板的下表面置于刚性基础之上,并处于绝热状态.采用Green和Naghdi提出的广义热弹性理论,通过Laplace和Fourier双重变换,在Laplace-Fourier变换域中,得到位移和温度场的控制方程.数值求解双重变换的逆变换,采用一个基于Fourier级数展开的方法,数值地求解Laplace变换的逆变换.对材料镁(Mg)进行数值计算,并用图形表示其结果.推演出各向同性材料铜(Cu)的数值结果,并用图形与横观各向同性材料镁进行比较.同时研究了体力的影响.     

在重力作用下的上覆无限热弹性流体对广义热弹性固体转动的影响

计及上覆无限热弹性流体的重力作用,沿界面有不同的外力作用时,研究广义热弹性固体的旋转变形问题．在Laplace和Fourier域内,通过积分变换,得到了位移、应力及温度分布的表达式．然后在物理域内,应用数值逆变换方法,得到这些分量的值,并讨论了该问题的一些特例．结果以图形方式给出,显示了介质的旋转以及重力作用的影响．     

有限厚度圆柱壳热冲击问题的广义热弹性解

针对包含有界边界的轴对称结构受热冲击作用的广义热弹性问题进行了研究分析.基于Lord-Shulman广义热弹性理论（L-S理论）,构建了热冲击下有限厚度圆柱壳热弹性响应的广义热弹性模型.借助Laplace(拉普拉斯)变换技术以及Bessel函数的渐进特性,推导了温变载荷作用下,圆柱壳内部位移、温度以及应力场的解析表达式.该表达式不仅可以清楚地揭示热冲击下热波、热弹性波在壳体内部的传播、反射以及叠加的作用过程,更可准确地捕捉到热波、热弹性波波前位置处的阶跃现象,并对热冲击诱发的动态热应力峰值进行有效预测.     

分数阶广义扰动热波方程的与泛函映射解

研究了一类分数阶广义非线性扰动热波方程.首先在典型分数阶热波方程情形下得到解,接着用泛函分析映射方法,求出了分数阶广义非线性扰动热波方程初始边值问题的任意次近似解析解.最后简述了它的物理意义.求得的近似解析解,弥补了单纯用数值方法得到的模拟解的不足.     

带球形空腔的广义热弹性无限大材料的弹性模量和传热系数与材料参考温度的相关性

利用具某一松弛时间的广义热弹性方程求解了带球形空腔的无限大材料问题．该材料的弹性模量和传热系数是可变的．空腔的内表面没有力作用,但有热冲击作用．利用Laplace变换求得直接逼近解．数值求解了Laplace逆变换．给出了温度、位移和应力的分布图．     

Reflection of magneto-thermoelastic waves with two relaxation times and temperature dependent elastic moduli

The model of the equations of generalized magneto-thermoelasticity with two relaxation times in an isotropic elastic medium under the effect of reference temperature on the modulus of elasticity is established. The modulus of elasticity is taken as a linear function of reference temperature. Reflection of magneto-thermoelastic waves under generalized thermoelasticity theory is employed to study the reflection of plane harmonic waves from a semi-infinite elastic solid in a vacuum. The expressions for the reflection coefficients, which are the relations of the amplitudes of the reflected waves to the amplitude of the incident waves, are obtained. Similarly, the reflection coefficients ratios variations with the angle of incident under different conditions are shown graphically. A comparison is made with the results predicted by the coupled theory and with the case where the modulus of elasticity is independent of temperature.     

(2,q)阶分数差分方程的解

首次提出了一种分数阶差分,分数阶和分以及分数阶差分方程的定义,并给出(2,q)阶常系数分数阶差分方程的具体解法.     

Thermoelasticity with thermal relaxation: An alternative formulation

The theory of thermoelasticity with thermal relaxation for homogeneous materials is formulated upon the basis of the law of balance of energy and the law of balance of entropy, proposed by Green and Naghdi [5]. The non-linear theory is formulated first; then the linearized theory is deduced. The uniqueness of solution of a typical initial, mixed boundary value problem is established.