“跳-停”随机模型的最优控制策略研究

首先构造了目标跟踪和存储问题中的“跳-停”随机控制模型，在给出目标函数应满足的变分方程的基础上，证明了最优控制策略的存在性．进一步，利用随机积分理论及Dolens-Made-Meyer公式，为获得最小的目标值函数，得出了一定条件下的最优“跳-停”控制策略，并给出了目标值函数的具体形式．     

断裂力学中奇异积分方程的数值求解方法

对断裂力学中奇异积分方程的数值求解技术进行了综述。重点论述了第一类和第二类Cauchy型奇异积分方程以及超奇异积分方程的数值解法。这些方法的主要思想都是通过将奇异积分方程中的未知函数表示为多项式形式连续函数与特定形式权函数的乘积,然后借助Cauchy主值积分定义与超奇异积分的有限部积分定义,将奇异积分方程的求解归结为求解一组线性代数方程。本文拟结合一些具体的数值算例,对奇异积分方程中未知函数的不同表达方式、特点进行了评述,并比较了各种算法的优缺点。最后,指出了求解奇异积分方程的数值解法研究的未来发展方向。     

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研究了向量交通网络平衡问题，引入了一个新的弱平衡原理，将向量交通网络平衡问题转化成一个变分不等式问题．     

滚动载荷作用下半空间表面裂纹

为简化轮轨接触力和控制方程的计算，利用Hadamard有限部积分的概念，将半空间表面裂纹问题归化为求解一组以位移间断作为未知函数的超奇异积分方程；采用边界元法离散该积分方程组，并对方程组中出现的超奇异积分提出了特殊的数值处理方法．最后，讨论了滚动载荷作用下含油渗物和不含油渗物的半空间表面裂纹问题．研究结果表明，油渗物会加速裂纹的扩展．     

桥上无缝线路伸缩附加力计算的新方法

用广义变分法来计算桥上无缝线路附加力，提出了研究桥上无缝线路附加力计算的新方法。基于已有的试验及计算结果，先假设钢轨伸缩附加力函数，由此得到钢轨位移及梁轨相对位移函数，再通过对梁轨体系总能量进行广义变分计算，建立起结构体系的平衡方程，最后编制相应的计算程序，得到了符合工程实际的计算结果。     

弹性力学分裂模量变分原理

本文提出了一个新的变分原理(线性弹性理论),特点是,在它的泛函表达式中含有一个可任意选择的函数。其欧拉方程将给出一套与通常形式不同、然而是等价的线性弹性力学基本方程组。借助于这个可任意选择的函数,以此新变分原理为基础,可建立有限元分析的新公式。与通常的有限元位移法相比较,它可提高有限元分析的精度;特别是,利用它可克服由于弹性体弹性性质不均匀而造成的位移法方程组的病态问题。当此任意函数为1时,新变分原理就转化为通常的最小势能原理;而当此函数为零时,它又转变为 Reissner 变分原理;故这两个著名的原理都可视为本文所提出的变分原理的特殊情况。     

显式有限元法在车辆耐撞性研究中的应用

基于连续介质理论，通过建立车辆碰撞的控制方程，在此基础上得到与控制方程和边界条件等效的“弱积分”形式。通过空间和时间的显式离散，得到了车辆碰撞的有限元方程。采用动力显式积分方法，使位移计算显式化，避免了由材料、几何、边界高度非线性因素引起的计算收敛问题，并讨论了薄板单元的Courant稳定性条件。提出了“端部吸能结构纵向压缩变形、纵向吸能”的耐冲击结构设计的思路，并对算例进行了数值模拟。结果表明，该设计方法可以实现车辆结构自身被动安全保护的目的，显式有限元数值模拟方法是车辆耐撞性研究的有效方法之一，但是需要进行部分撞击试验，进一步修正模型后提高其分析精度。     

基于离散水平集方法的Chan-Vese模型

采用离散形式的水平集函数代替传统的符号距离函数,提出基于离散水平集方法的Chan-Vese模型。采用变分方法得到水平集函数演化的梯度降方程,对得到的演化方程进行半隐式离散求解和数值算例验证,并与传统的符号距离函数方法进行对比,以验证离散水平集方法在图像分割中的优势。实验结果表明,基于离散水平集方法的Chan-Vese模型分割速度和精度比用符号距离函数实现的Chan-Vese模型有明显提高。     

基于广义变分原理的铁路无缝道岔计算理论

在继承现有试验成果的基础上，将广义变分原理应用于铁路无缝道岔结构体系的分析，提出了一种新的铁路无缝道岔计算理论，建立了较为完善的计算模型，在假设钢轨纵向位移函数的基础上，计算了无缝道岔结构体系各部分的能量，通过广义变分法建立了结构体系的平衡方程，编制了计算程序，分析了固定辙叉无缝道岔钢轨温度力与位移。     

压电材料中弧形裂纹对入射SH波的散射

将波函数展开方法与奇异积分方程方法相结合，研究了无限大压电体中多个弧形裂纹对入射SH波的散射问题。通过引入广义位错密度函数，所考虑的混合边界值问题被化为一组第一类Cauchy型奇异积分方程，最后化为代数方程组进行数值求解。作为算例，给出了一个和两个弧形裂纹动应力强度因子随入射频率变化的关系曲线。     

流线网络优化的变分不等式模型与算法

为解决具有复杂超网络特点的流线优化问题,求解以供需匹配度最大化为目标,以能力和资源限制为约束条件的流线网络优化模型,利用向量概念,对流线网络优化模型的目标函数和约束条件进行了简化和修正,将其转换为变分不等式形式,给出了基于投影算法的求解步骤,并以某市物流节点布局规划为例进行分析.案例研究表明:利用投影算法得到的区域物流网络供需匹配度为0.999 7,高于经验比较法得到的供需匹配度0.947 6,更接近实际物流需求;并验证了基于变分不等式的流线优化模型存在唯一解.     

再谈“构造二次泛函的分部积分法”

研究了如何将构造二次泛函的分部积分扩大到可动的自然边界值问题上去；导出原算子所能获得的全部二次泛函数变分原理，还增补了二阶偏微分方程泛函存在的充要条件。     

橡胶楔体与刚性缺口接触大变形渐近分析

利用高玉臣（1990）给出的橡胶材料应变能函数，对橡胶楔体和刚性缺口接触问题进行了研究。得到了接触尖点附近奇异性特征及奇异性指数与材料常数的关系。对导出的渐近方程进行了数值计算，得出尖角附近的变形及应力分布。     

用形式幂级数表述差分方程理论

形式幂级数在代数与组合理论中有广泛运用，差分方程在微分方程数值解法、计算方法、组合理论、函数构造论中也是一种重要工具．文中建立了两者之间关系，指出对于线性差分方程，其解的结构理论与解的表示皆可用形式幂级数来表述，并且形式较为简洁．     

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

噪声符合高斯分布的曲面图像分割

针对噪声符合高斯分布的曲面图像分割问题,提出了一种基于变分水平集方法的隐式曲面上噪声符合高斯分布的图像分割模型。为定义隐式曲面上图像区域划分的动态轮廓线,引入另一个动态水平集函数,其零水平集与隐式曲面的交线即为曲面上区域划分的轮廓线。该模型采用N个水平集函数划分2^N个区域的区域竞争策略。通过变分方法得到图像分割空间轮廓线演化的梯度降方程。通过显式差分格式对演化方程进行离散。实验结果表明,该模型对曲面上噪声符合高斯分布的图像具有良好的分割效果,并且在图像分割的同时能够完全保持曲面固有的几何特征。     

考虑罚函数时二维缺陷声波识别的遗传算法

研究在考虑惩罚函数时，用遗传算法对声波场中二维缺陷形状的识别问题。首先建立介质参数扰动函数和散射场之间非线性关系的积分方程，进而将所关心的缺陷识别问题转化为关于扰动函数的反演，最后用遗传算法给出就后场散射远场测量时几种典型缺陷的识别结果。     

空间力系其他形式平衡方程相互独立的附加条件讨论

文章论述了刚体静力学中空间力系标准形式平衡方程以外的其他形式平衡方程的充分条件，从而提出了利用其他形式平衡方程简化计算时的应用条件。     

随机变分方程解的存在,唯一性问题

研究了随机有限元方法的理论基础－随机变分方程解的合理性问题，证明了一般形式的随机变分方程解的存在与唯一性定性，明确了在随机扰动算子不足以破坏均值微分算子的强制性条件－不会导致方程类型变异的前提下，Ｆｒｅｄｈｏｌｍ择一定理的第二个结果成立，此时在概率１的意义上变分解存在而且唯一。     

一类约束变尺度算法的收敛性

对带有等式和不等式约束条件的非线性规则给出一类新的变尺度算法，并证明当目标函数和约束函数一致凸时，该算法是一步超线性收敛的。