三类保辛摄动及其数值比较

摄动法近似应当保辛．本文指出,有限元位移法自动保辛,有限元混合能表示也保辛．摄动法的刚度阵Taylor级数展开能证明保辛;混合能的Taylor级数展开摄动也证明了保辛．但传递辛矩阵的Taylor级数展开摄动却不能保辛．辛矩阵只能在乘法群下保辛,故传递辛矩阵的保辛摄动必须采用正则变换的乘法．虽然刚度阵加法摄动、混合能矩阵加法摄动与传递辛矩阵正则变换乘法摄动都保辛,但这3种摄动近似并不相同．最后通过数值例题给出了对比．     

基于平面弹性-板弯曲比拟理论的Wilson型平板壳单元

平面弹性—板弯曲比拟关系为充分利用现有的平面弹性单元构造新型板弯曲单元提供了有效的途径。按膜、板两部分平行列式的观点,新方法还可以利用平面弹性单元构造性能良好的新型平板壳单元。按此观点根据著名的平面弹性Wilson元(QM6)的列式方式构造出一个新的十六自由度平板壳单元。单元构造简单,无虚假自由度,数值结果表明具有很好的收敛性和精度。     

大型陀螺系统的模态综合方法

在陀螺系统辛子空间迭代法基础上．发展出了陀螺系统的模态综合方法(MSM(;S)．此方法将一个整体的大的陀螺系统化为几个小的陀螺系统．在各子结构中．应用辛子空间迭代法对其进行前几阶的模态计算,并合并各个子结构．以组装成整体系统的转换矩阵,然后将其代人整体陀螺系统’得到缩减后的整体陀螺系统．算例证明了缩减后的系统能够比较好地近似原来的整体陀螺系统．     

电磁对偶元伪解的消除

将频域电磁场的基本方程导向对偶方程形式,并给出了推导电磁场有限元所需相应的对偶变量变分原理后,变分原理被积函数可导向对于对偶变量为对称的形式．对偶变量有限元推导可避免所谓的C1连续性问题．采用对偶变量离散分析了共振腔本征值问题,离散后再消去一类变量就可导出普通的广义本征值问题而求解．但因散度为零的方程是由变分来满足的．而变分函数选择并未刻意排除散度非零的场,故会出现很多本征值为零的伪解．本文采用奇异值分解将全部伪解预先加以排除．算例表明了排除伪解算法的有效性。     

电磁共振腔的节点有限元法

电磁场节点有限元法因未强加电场散度为零的条件而一直受到伪解出现的困扰.本文针对电磁共振腔问题,给出在频域的Maxwell方程表达式.通过引入Lorentz条件,推导出电磁共振腔二类变量和三类变量的变分原理,由此提出了新的电磁共振腔节点有限元法,避免了伪解的出现.最后用子空间叠代法求解了共振腔的本征值问题.数值算例表明本文方法是有效可行的.     

时间有限元与保辛

初值问题的时间积分经常采用差分近似。保守体系的特点是保辛。但通常的差分格式并不考虑保辛的性质,即使对保守体系。但有限元是自动保辛的,即使采用小参数摄动时,仍能保辛。文中先验证时间积分有限元的数值效果。再考虑齐次有阻尼Duffing方程的积分,它也可变换到时变的Hamilton系统,采用正则变换法摄动然后保辛积分可得满意结果。进一步又数值积分了二自由度齐次有阻尼Duffing方程的积分。     

紧密结合工程，实现自主CAE软件产业跨越式发展

计算机辅助工程（CAE）软件是转变工程开发模式的关键技术,是多学科研究成果和前沿支持手段集成的信息化平台。建设自主CAE产业是知识经济时代综合整合能力的集中体现,是生产性服务业、先进制造业和自主软件产业的综合竞争力的体现。三大产业联动意味着将能以更低的成本形成规模效应,产生更强的竞争力与抗风险能力。发展事关国家竞争力和国家安全的自主CAE软件产业,需要发挥社会主义举国体制优势,从而在国家层面进行资源整合。     

时间-空间混和有限元

分析动力学与分析结构力学在数学理论上是一致的.振动与结构力学问题,其实只是一个符号之差.分析力学方法对两方面可通用.双曲型偏微分方程与椭圆型偏微分方程也是差一个符号.虽然性质不同,但分析上有共同之处.本文提出在有限元分析方面,不用对时间、空间分别离散而是组成混和的时空混和有限元网格.数值结果表明,时空混和有限元是有前途的.     

陀螺转子动力学系统的时间有限元内点法

将保辛的时间有限元法(FEM)应用于陀螺转子动力学系统,给出了陀螺转子动力学系统时间有限元法的时间单元刚度阵列式和非齐次外力的表达式,以及辛时间传递矩阵。在此基础上,提出了精度更高的时间有限元内点法(IDTFEA),该方法既继承了时间有限元保辛的优良特性,又大大提高了数值计算精度,具有非常明显的优越性。算例给出了该方法和Newmark方法的比较结果,表明该方法的优越性。