浅水问题的约束Hamilton变分原理及祖冲之类保辛算法 被引量：14

1

作者 吴锋 钟万勰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第1期1-13,共13页

针对浅水流问题,将不可压缩条件作为约束处理,提出一种约束Hamilton变分原理,并利用该变分原理,推出一种基于位移和压强的浅水方程(SWE-DP).针对SWE-DP,构造了一种结合有限元和祖冲之类算法的混合数值方法.通过数值算例,将SWE-DP与两个... 针对浅水流问题,将不可压缩条件作为约束处理,提出一种约束Hamilton变分原理,并利用该变分原理,推出一种基于位移和压强的浅水方程(SWE-DP).针对SWE-DP,构造了一种结合有限元和祖冲之类算法的混合数值方法.通过数值算例,将SWE-DP与两个现有的浅水方程进行了数值比较,从而验证了SWE-DP的可靠性,并验证了针对SWE-DP构造的数值算法的正确性.此外,数值算例还显示出祖冲之类算法在对浅水波进行长时间仿真时,具有很好的表现. 展开更多

关键词 浅水方程 约束Hamilton变分原理 祖冲之类算法

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基于能量泛函变分原理的无砟轨道垂向振动带隙分析 被引量：6

2

作者 冯青松 廖宝亮 +3 位作者 郭文杰 杨舟 付景文 陆建飞 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期98-106,共9页

以我国CRTSⅢ型无砟轨道结构为研究对象,提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用于计算周期性无砟轨道结构振动带隙。将求解微分方程边值问题转化为泛函极值问题,易于解决组合结构的耦合问题;利用平面波级数构造钢... 以我国CRTSⅢ型无砟轨道结构为研究对象,提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用于计算周期性无砟轨道结构振动带隙。将求解微分方程边值问题转化为泛函极值问题,易于解决组合结构的耦合问题;利用平面波级数构造钢轨位移函数,使其能够满足周期边界条件;结合切比雪夫级数构造轨道板位移场;最终建立整个复杂系统的总能量泛函,变分后即可得到特征方程,进而求解出无砟轨道结构的垂向振动带隙。对比分析有限元仿真结果和简化模型结果,验证了本文方法准确可靠,通过机理分析揭示了带隙成因;解决了传统解析方法囿于直接求解微分方程组以及难于对轨道板建模的问题,为不同类型轨道结构带隙计算提供了新思路。 展开更多

关键词 周期性无砟轨道结构 能量泛函变分原理 平面波级数 切比雪夫级数 振动带隙

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基于能量泛函变分原理的三层有砟轨道垂向振动带隙分析 被引量：4

3

作者 冯青松 廖宝亮 +2 位作者 郭文杰 付景文 陆建飞 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期96-103,共8页

客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义。以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解... 客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义。以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解轨道结构的带隙特性。与有限元软件COMSOL仿真结果对比验证了混合方法的准确性。此外,还研究了刚度对带隙起止频率的影响规律,并从机理上解释了其成因。所提出的能量-平面波级数混合方法主要从能量的角度进行分析,为周期性轨道结构弹性波传播特性的求解提供了新的思路。 展开更多

关键词 有砟轨道结构 能量泛函变分原理 平面波级数 周期结构 振动带隙

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三维几何约束求解的变分算法 被引量：6

4

作者 夏鸿建 王波兴 陈立平 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期1878-1883,共6页

研究了运动学变分原理在三维几何约束求解中的应用,提出了变分求解算法·该算法采用相对坐标,将求解域从笛卡儿空间转换到相对坐标空间·对于约束开环,依次选取相对坐标即可获得满足几何约束的刚体位姿;对于约束闭环,通过切断... 研究了运动学变分原理在三维几何约束求解中的应用,提出了变分求解算法·该算法采用相对坐标,将求解域从笛卡儿空间转换到相对坐标空间·对于约束开环,依次选取相对坐标即可获得满足几何约束的刚体位姿;对于约束闭环,通过切断闭环铰,将约束闭环转化为等价的广义开环与切断铰约束代数方程,其切断铰约束代数方程的相对坐标雅克比矩阵解析式可通过变分关系显式获得·最后通过实例验证,说明该算法具有较高的求解效率与稳定性· 展开更多

关键词 几何约束 约束闭环 变分原理 相对坐标

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基于变分原理的群桩位移计算方法 被引量：13

5

作者 王伟 杨敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1072-1076,共5页

提出一个包含两个待定参数的群桩中单桩的位移函数关系式,由此利用变分原理和最小势能原理推导了群桩的分析过程,最终得出群桩刚度矩阵的表达式,进而可以求得群桩基础中任意单桩任意深度处的位移。通过各种分析方法对均匀土体和非均匀... 提出一个包含两个待定参数的群桩中单桩的位移函数关系式,由此利用变分原理和最小势能原理推导了群桩的分析过程,最终得出群桩刚度矩阵的表达式,进而可以求得群桩基础中任意单桩任意深度处的位移。通过各种分析方法对均匀土体和非均匀土体中群桩位移分析结果的比较说明该方法精度满足要求,但应用本文方法进行分析时不用划分桩土体单元,且计算量较小,能准确模拟土体模量随深度线性变化的情形。 展开更多

关键词 群桩 势能 变分原理 位移函数

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损伤粘弹性力学的广义变分原理及应用 被引量：5

6

作者 盛冬发 程昌钧 扶名福 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2004年第4期345-353,共9页

　从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型·　应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理·... 　从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型·　应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理·　把它们应用于带损伤的粘弹性Timoshenko梁,得到了Timoshenko梁的统一的运动微分方程。 展开更多

关键词 损伤粘弹性固体 变积法 广义变分原理 广义势能原理 TIMOSHENKO梁

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刚体动力学的拟变分原理及其应用 被引量：6

7

作者 梁立孚 郭庆勇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期300-305,共6页

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... 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. 展开更多

关键词 刚体动力学 拟变分原理 非保守系统 控制约束 非完整约束

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刚体动力学初值问题的拟变分原理及其应用 被引量：3

8

作者 梁立孚 周平 刘宗民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1091-1096,1116,共7页

随着科学技术的发展,对刚体动力学提出新的要求.应用变积方法,建立了刚体动力学初值问题的拟变分原理.推导出刚体动力学初值问题的拟变分原理的拟驻值条件.建立了刚体动力学初值问题的广义拟变分原理,说明了应用广义拟变分原理求得问题... 随着科学技术的发展,对刚体动力学提出新的要求.应用变积方法,建立了刚体动力学初值问题的拟变分原理.推导出刚体动力学初值问题的拟变分原理的拟驻值条件.建立了刚体动力学初值问题的广义拟变分原理,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.借助算例说明了应用变分方法来研究刚体动力学初值问题的优越性. 展开更多

关键词 刚体动力学 拟变分原理 控制约束 初值问题

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离散系统动力学的位移变分原理 被引量：2

9

作者 李东平 曾庆元 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期68-71,共4页

通过对位移、功、势能和虚位移、虚功等概念的阐述,用变积运算定义了瞬时势能,然后用变积法从达朗贝尔-拉格朗日原理导出位移变分原理。该原理是势能驻值定理在动力学中的发展,也是达朗贝尔-拉格朗日原理的延伸,使动力学问题得到简化。

关键词 动力学 变积法 瞬时势能 位移变分原理

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弹塑性损伤分析的参变量变分原理 被引量：1

10

作者 周太全 李兆霞 贾军波 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期67-71,共5页

参变量变分原理采用了现代控制理论中的极值变分思想 ,将本构关系化为状态方程控制着泛函的变分 ,是一种有效的求解非线性问题的方法 .本文在弹塑性损伤基本方程基础上构造了弹塑性损伤分析的势能泛函 ,对损伤演化方程和加载函数作了近... 参变量变分原理采用了现代控制理论中的极值变分思想 ,将本构关系化为状态方程控制着泛函的变分 ,是一种有效的求解非线性问题的方法 .本文在弹塑性损伤基本方程基础上构造了弹塑性损伤分析的势能泛函 ,对损伤演化方程和加载函数作了近似处理 ,导出了状态方程 ,指出求解弹塑性损伤问题归结为求解在状态方程控制下的势能泛函极值问题 ,由此建立了弹塑性损伤分析的参变量变分原理 ;变分原理物理意义明确 ,并给出了参变量变分原理实施的有限元列式 ,易于计算机编程实现 .文中对一算例进行了数值计算 。 展开更多

关键词 弹塑性耦合损伤 参变量变分原理 势能 泛函 数值方法 损伤力学 加载函数 损伤演化方程

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弹塑性弯曲直梁的回弹变分原理及应用 被引量：2

11

作者 陈英杰 郭清超 +1 位作者 周梦飞 张华 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第27期11217-11224,共8页

由于在建筑结构中,荷载作用下弹塑性梁的变形影响着建筑物的安全性与舒适性。在模具生产中,材料的受力回弹会产生弹塑性材料的弯曲变形及回弹变形问题,从而干扰冲压成型构件的精度。为解决上述问题,推导出弹塑性材料的变形方程和回弹方... 由于在建筑结构中,荷载作用下弹塑性梁的变形影响着建筑物的安全性与舒适性。在模具生产中,材料的受力回弹会产生弹塑性材料的弯曲变形及回弹变形问题,从而干扰冲压成型构件的精度。为解决上述问题,推导出弹塑性材料的变形方程和回弹方程,以有限变形回弹反耦联系统和反耦方程为基础,应用有限变形回弹反耦联方程和加权余量法建立有限变形回弹变分原理。并应用回弹变分原理中的最小势能原理和最小余能原理求解了弹塑性悬臂梁和简支梁的回弹挠曲线方程。计算结果与ANSYS有限元模拟进行对比的结果表明:所推导弹塑性弯曲直梁回弹变分原理正确,研究结果对工程实际具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 有限变形 回弹挠曲线方程 最小势能原理 回弹变分原理 最小余能原理

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弹性力学广义变分原理的应用条件 被引量：1

12

作者 刘腾喜 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期24-29,共6页

研究了在弹性力学的三类变量广义变分原理中 ,变量σij,εij和ui 是否独立 ,是否包含了应力应变关系 .指出了在应用广义变分原理时应满足下列条件 :泛函中的应变能用应变表示 ,应变余能用应力表示 ;在用广义变分原理求实际问题的近似解... 研究了在弹性力学的三类变量广义变分原理中 ,变量σij,εij和ui 是否独立 ,是否包含了应力应变关系 .指出了在应用广义变分原理时应满足下列条件 :泛函中的应变能用应变表示 ,应变余能用应力表示 ;在用广义变分原理求实际问题的近似解时 ,三类变量的试探函数可以独立选择 ,但各类变量之间应不违背力学基本关系 . 展开更多

关键词 弹性力学 广义变分原理 应用条件 应力应变关系 应变能 应变余能 变分约束条件 最小势能原理

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靠模成形直梁回弹变形的变分原理及其应用

13

作者 陈英杰 宋锦威 +1 位作者 吴静瑶 雷周 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期304-310,共7页

引入有限变形回弹反耦联系统和反耦联方程的概念,应用有限变形回弹反耦联方程、加权余量法、有限变形回弹变分原理,推导出靠模成形直梁卸载后的回弹挠曲线方程。本文计算了矩形截面的理想弹塑性悬臂梁和简支梁在集中荷载作用下的弯曲。... 引入有限变形回弹反耦联系统和反耦联方程的概念,应用有限变形回弹反耦联方程、加权余量法、有限变形回弹变分原理,推导出靠模成形直梁卸载后的回弹挠曲线方程。本文计算了矩形截面的理想弹塑性悬臂梁和简支梁在集中荷载作用下的弯曲。结果表明,应用回弹势能原理能够推导出靠模成形直梁的回弹变形,并且可应用于工程实际。 展开更多

关键词 变分原理 最小势能原理 最小余能原理 靠模成形 回弹 反耦联系统

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弹性力学的广义变分原理(二)

14

作者 牛庠均 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 1990年第4期30-36,共7页

基于新的势能和余能密度表示式的基础上,利用变分问题描述了弹性力学问题的各类广义分原理是各种变分约束条件、一般约束条件和变分条件3者之间的匹配问题。并利用拉氏乘手法建立了各类新型的变分原理。这些变分原理开拓了求解工程结构... 基于新的势能和余能密度表示式的基础上,利用变分问题描述了弹性力学问题的各类广义分原理是各种变分约束条件、一般约束条件和变分条件3者之间的匹配问题。并利用拉氏乘手法建立了各类新型的变分原理。这些变分原理开拓了求解工程结构问题的新途径,是建立新的离散方法的理论基础。 展开更多

关键词 弹性力学 广义 变分原理 约束条件

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关于建立变分原理的变积方法探析 被引量：1

15

作者 曾志琼 王元丰 《北方交通大学学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期60-62,共3页

通过分析变积运算过程 ,指出变积法是伽辽金法的特定形式和深化 。

关键词 变分原理 变积法 伽辽金法 最小势能原理 弹性理论 变分形式

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弹性力学变分原理间的等价和变量独立性问题的探讨

16

作者 蔡抒涛 王瑞金 +1 位作者 龚祥国 蔡戈坚 《浙江工学院学报》 CAS 1994年第4期75-80,共6页

本文通过对位能原理泛函的变分，使平衡方程和应力应变关系以欧拉方程形式出现，再用拉氏乘子法解除其它所有约束，最后得到胡－鹫原理的泛函；用同样的方法，从余能原理的泛函推得Ｈ－Ｒ原理泛函的过程中，了解到驻值方程的出现和约束... 本文通过对位能原理泛函的变分，使平衡方程和应力应变关系以欧拉方程形式出现，再用拉氏乘子法解除其它所有约束，最后得到胡－鹫原理的泛函；用同样的方法，从余能原理的泛函推得Ｈ－Ｒ原理泛函的过程中，了解到驻值方程的出现和约束条件的存在，在有条件的变分原理中具有灵活性。 展开更多

关键词 变分原理 驻值方程 约束 拉氏乘子 弹性力学

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变截面薄壁箱形连续梁考虑大挠度和剪力滞影响的力学分析 被引量：6

17

作者 陈玉骥 罗旗帜 刘小洁 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期845-849,共5页

为了考察变截面薄壁箱形梁考虑大挠度和剪力滞效应的受力性能,依据势能变分原理,考虑箱梁翼缘正应力的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响,将5个广义位移函数(竖向挠度、扭转角和3个剪滞翘曲位移)用样条函数展开,使变截面薄壁箱... 为了考察变截面薄壁箱形梁考虑大挠度和剪力滞效应的受力性能,依据势能变分原理,考虑箱梁翼缘正应力的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响,将5个广义位移函数(竖向挠度、扭转角和3个剪滞翘曲位移)用样条函数展开,使变截面薄壁箱形连续梁的大挠度问题转化为求解非线性代数方程组问题,并采用Newton-Raphon迭代法求解。研究结果表明:要合理地分析薄壁箱形梁的受力状态,应对翼缘板的悬臂板、顶板和底板分别取不同的剪力滞翘曲位移函数进行计算;变截面连续箱梁受力比相应等截面薄壁箱梁的压力更为合理,更能适应连续梁箱梁截面内力沿梁纵向的变化;大挠度对变截面连续梁箱梁内力、位移的影响程度取决于荷载。 展开更多

关键词 变截面薄壁箱梁 势能变分原理 剪力滞 挠度

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跨中集中荷载作用下弹性约束圆弧拱的稳定性分析 被引量：6

18

作者 曾有艺 易壮鹏 颜东煌 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期904-909,942,共6页

研究了跨中集中荷载作用下两端由不同转动刚度弹性约束的铰支圆弧拱的面内稳定性。由变形几何关系、变分原理得到了拱的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数进行分析,并得... 研究了跨中集中荷载作用下两端由不同转动刚度弹性约束的铰支圆弧拱的面内稳定性。由变形几何关系、变分原理得到了拱的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数进行分析,并得到了跳跃屈曲和分岔屈曲的发生条件及存在区间。通过数值分析可知本文方法所得屈曲路径和屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好,极值点、临界荷载相对差值在1%左右。对不同结构参数区间圆弧拱在集中荷载作用下的屈曲路径和临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度对屈曲路径和临界荷载起决定性的作用,深浅参数决定屈曲发生条件、屈曲形式、极值点对数。 展开更多

关键词 转动弹性约束 圆弧拱 集中荷载 屈曲 变分原理

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基于能量法的基桩变形P-Δ效应模拟分析 被引量：6

19

作者 杨明辉 李勇智 罗宏 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期48-57,共10页

复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得... 复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得出了倾斜偏心荷载下基桩位移的半解析解答,该解答可充分考虑轴向与横向荷载共同作用对基桩变形的P-Δ放大效应.而后,开展了倾斜偏心荷载下单桩的室内模型加载验证试验.对比结果表明,本文理论解答与试验测试结果吻合较好,较好地模拟了组合荷载下基桩变形P-Δ放大效应.最后,对影响基桩P-Δ放大效应的主要因素进行了分析,结果表明,轴、横向荷载相对大小、桩顶自由段长度、桩身刚度及浅层地基土刚度等都对P-Δ放大效应有较大影响. 展开更多

关键词 单桩 倾斜偏心荷载 最小势能原理 变分原理 P-Δ效应

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l1，l2，l∞范数下带约束的最小化最近距离和问题 被引量：1

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作者 蒋建林 王丽萍 吴业军 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2008年第1期21-24,共4页

研究设备定位领域内的最小化距离和问题.与以往研究不同的是,文章用需求区域代替距离和问题中的需求点.问题的目标是在平面上的某约束区域内定位一个新的设备,使得新设备到各个需求区域的最近点的加权距离和达到最小,其中距离用lp范数... 研究设备定位领域内的最小化距离和问题.与以往研究不同的是,文章用需求区域代替距离和问题中的需求点.问题的目标是在平面上的某约束区域内定位一个新的设备,使得新设备到各个需求区域的最近点的加权距离和达到最小,其中距离用lp范数来度量,称之为带约束的最小化最近距离和问题.此问题首先被转化为等价的变分不等式问题,此等价的转化使得投影收缩方法可用于求解相应的变分不等式.算法得到的序列收敛到问题的最优点.最后给出数值实验,实验结果证明算法是有效的. 展开更多

关键词 带约束 Weber问题 需求区域 变分不等式 PC方法

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