非线性双曲型方程数值积分下的全离散有限元解法

本文给出了非线性双曲型方程数值积分下的全离散有限元解法。数值积分公式的特别选取为最终求解提供了方便。文中给出了格式的稳定性和误差分析,获得与文[1]相同的误差阶。     

一种模糊随机动态有限元方程的解法

本文对模糊随机动态有限元方程的解法做了较系统的探讨，指出当对模糊随机动态有限元方程做λ－截集时，将得到一个区间随机动态有限元平衡方程。在满足一定的条件下，利用区间数和模糊分解定理，该方程将存在唯一最大和最小的两个解，即行到一个解的区间。最后，算例表明其计算量将是计算普通随机有限元方程的两倍以上。     

含非对称正定系数矩阵方程的解法研究

在求解有限元方程中有时会遇到系数矩阵是非对称正定的，如在变分法中引入拉格郎日乘数时，即出现这种情况。     

模糊理想解法在多准则群决策中的应用

将模糊数学理论引入到不确定环境下的多准则群决策问题中,利用模糊理想解法进行方案排序.用三角模糊数来描述模糊准则权重和模糊准则属性值,给出了使用模糊理想解法进行群决策问题求解的一般步骤;通过供应商选择这一实例验证了本方法的有效性.     

二维Burgers方程的RKDG有限元解法?

本文应用RKDG有限元方法求解具有周期边界条件的二维非粘性Burgers方程,并给出稳定性分析和误差估计。基于一致网格剖分,采用Q1矩形元和广义斜率限制器进行数值模拟。在相同网格剖分下与三角元相比,矩形元剖分的自由度较少,计算复杂度低,易于实现。     

模糊关系方程的解的模糊遗传寻优算法

在一般遗传算法ＧＡ的基础上，基于模糊集理论中的模糊关系方程的解的寻优问题提出了模糊遗传算法ＦＧＡ，它能有效地找出模糊关系方程的解的寻优问题的近似最优解。还给出了一个重要的定理：模糊模式定理。     

基于模糊系数规划的模糊有限元方法

目前,对模糊有限元方程的求解思路是:在确定性有限元方程中引入参数的模糊性,然后对应一系列阈值l,将模糊有限元平衡方程转化为一系列确定性区间方程组,再求解这些区间方程组。然而,至今区间方程组的求解问题尚未解决,因而模糊有限元方程组的求解亦未得到有效的解法。将模糊系数规划与弹性力学的行为本质棗即物体的平衡过程为一个二次方程的能量极小化过程相结合,得到了一种新的模糊有限元求解方法,数值仿真实验表明该方法可行。     

水锤方程的二次插值有限元解法

为了提高在每个有限元单元上的逼近精确度,一种途径就是提高Lagrange插值基函数的次数。讨论抛物型方程的有限元法,给出水锤方程的二次Lagrange插值基函数的有限元求解过程,为水锤方程的解法开辟一条新的途径和理论依据。     

Brinkman-Forchheimer方程的加罚有限元方法

Brinkman-Forchheimer方程(BF方程)是具有强非线性项并满足无散度条件的流动控制方程,其中无散度条件的精确满足对控制方程的数值求解极其重要.为了放松无散度条件的限制,本文采用了加罚方法.为了得到加罚问题解的适定性,首先,利用加罚关系将压力项消去,证明了速度所满足的具有单调性的非线性椭圆变分问题等价于对应能量泛函的极小化问题,从而得到了速度的存在唯一性.进一步,利用LBB条件证明了BF方程加罚问题压力的存在唯一性.其次,证明了BF方程加罚问题的Galerkin变分问题的解关于加罚参数收敛到BF方程的Galerkin变分问题的解.最后,给出了BF方程加罚问题Galerkin变分问题的有限维逼近问题及其解的存在唯一性,并且得出了采用协调有限元离散的误差估计.数值算例表明加罚方法是有效的.     

几类常差分方程的解法及其在信号处理中的应用

求解常差分方程是信号处理领域中的重要方法和手段。探讨了解线性常系数齐次和非齐次差分方程的特征值法和z变换法,并对此类方程在信号分析和处理中的应用作简单介绍。     

夹杂问题中的自洽有限元法和复合材料的平均弹性性能

本文提出了处理夹杂问题的自洽有限元法。它以自洽模型为基础,利用有限元迭代法计算有效介质的平均弹性性能。作为应用,本文利用该方法计算了单向短纤维增强复合材料的平均弹性模量,并比较了纤维的几何形状对复合材料平均弹性性能的影响。数值结果与实验值吻合较好。      

含模糊参数弹性地基梁及桩的有限元分析

利用模糊有限元方法研究了文克尔地基上的梁和桩在确定性荷载作用下的反应,其中梁和桩身材料的物性参数及地基参数均模拟成模糊变量。在上述模糊变量为小变量的前提下,利用一种基于普通摄动法原理的模糊摄动展开方法求解模糊有限元平衡方程组得到结构反应量的模糊集。导出了用模糊摄动展开方法求解弹性地基上梁和桩的计算公式,并研究了结构中各模糊参变量对结构反应量模糊集的影响。经与数值模拟的结果比较后表明,方法在精度和实用性方面可较好的满足要求。     

有限元法和退火进化算法相结合分析结构模糊可靠性

结构的失效除了具有随机性,还应具有模糊性。本文在介绍一种修正的联合概率密度函数的基础上,采用有限元法和退火进化算法相结合来研究结构的模糊可靠度。在每一模糊失效水平下,有限元法用来计算荷载效应项,并将荷载效应项代入原联合概率密度函数形成修正的联合概率密度函数。为了解决进化算法的早熟收敛问题,采用模拟退火算法与进化算法相结合,以保证更有效地搜索到最可能失效点(设计点)。解决不存在显式极限状态方程的大部分实际结构的可靠度研究的困难。数例结果表明该法可直接应用现有的确定性的有限元程序,并且具有很好的效率和精度。     

基于水平集算法的扩展比例边界有限元法研究

扩展比例边界有限元法在裂纹贯穿单元采用Heaviside阶跃函数描述裂纹面两侧的不连续位移,在裂尖则采用半解析的比例边界有限元描述奇异应力场。该方法具有无需预先知道裂尖渐进场的形式,无需采用特殊的数值积分技术直接生成裂尖刚度阵,对多种应力奇异类型可根据定义直接求解广义应力强度因子的特点。该文将扩展比例边界有限元法与水平集方法相结合,进一步发展了扩展比例边界有限元法,并将其应用于解决裂纹扩展的问题。在数值算例中,通过编写完整的MATLAB分析计算程序,求解了单边缺口的三点弯曲梁和四点剪切梁的裂纹扩展问题,计算结果显示扩展比例边界有限元法能有效地预测裂纹轨迹和荷载-位移曲线。通过参数敏感性分析,还可得出该方法具有较低的网格依赖性,且对裂纹扩展步长不敏感。     

轴向碰撞弹性直杆动力后屈曲有限元分析

利用显式动力学有限元方法对弹性直杆的动力后屈曲进行了分析;模拟了弹性直杆轴向碰撞动力屈曲的变形及发展过程。分析中将碰撞杆视为无初始缺陷的理想直杆,将弹性直杆动力屈曲双特征参数的解答作为非线性动力后屈曲求解的初始条件,实现了对无缺陷理想直杆的动力后屈曲分析。计算结果与文献中的实验数据获得了很好的一致。计算结果同时也揭示了直杆动力屈曲变形发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。     

弹性压应力波下直杆分又动力失稳特征值有限元分析

运用有限元特征值分析方法对弹性压应力波作用下直杆分叉动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了直杆动力失稳时的有限元特征方程，把弹性直杆的动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入直杆动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。     

弹性压应力波下直杆分叉动力失稳特征值有限元分析

运用有限元特征值分析方法对弹性压应力波作用下直杆分叉动力失稳问题进行了研究。基于应力波理论和相邻平衡准则导出了直杆动力失稳时的有限元特征方程,把弹性直杆的动力失稳问题归结为特征值问题。通过引入直杆动力失稳时的波前约束条件实现了此类问题的有限元特征值解法。     

基于有限元法的模糊参数二维声场数值分析

为了分析不确定性二维声场,引入模糊集概念描述声场的物理参数、载荷和边界条件的不确定性,推导了分析模糊参数下二维声场问题的相关计算公式。在不同隶属度的截集下通过对模糊动刚度矩阵和模糊载荷矩阵进行泰勒展开,再用纽曼展开对模糊动刚度矩阵泰勒展开式的逆进行转化,采用摄动有限元法求解,最终得到模糊参数下的声压解集。以二维管道声场模型和某轿车二维声腔模型为研究对象分析了模糊参数下的声压响应,结果表明该文方法能有效分析模糊参数下的二维声场,具有重要的工程应用价值。     

A NEW FINITE ELEMENT FORMULATION FOR PLANAR ELASTIC DEFORMATION

For the stress analysis of planar deformable bodies, we usually refer to either plane stress or plane strain hypothesis. Three-dimensional analysis is required when neither hypothesis is applicable, e.g. bodies with finite thickness. In this paper, we derive an ‘exact’ solution for the plane stress problem based on a less restrictive hypothesis than σ_z=0. By requiring the out-plane stress σ_z to be a harmonic function, the three-dimensional solution is obtained. In addition, we present a two-dimensional finite element for planar analysis of problems where the thickness of the body 2h is comparable to other characteristic dimensions. This element is presented as a substitute for classical plane stress and plane strain finite elements. The typical plane stress and plane strain state are recovered in the case where h→0 and the case h→∞, respectively. As an example for the application of such formulation, the behaviour of a concrete gravity dam is investigated. It is shown that this structure, typically analysed by using plane strain hypothesis, has its out-plane stress underestimated. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.