×

接触力学中半变分不等式的数值分析。 (英语) Zbl 1433.65296号

概要:接触现象出现在各种工业过程和工程应用中。因此,接触力学吸引了研究界的大量关注。半个多世纪以来,接触力学中的数学问题得到了广泛的研究。最初的研究重点是变分不等式公式,在过去的十年中,人们致力于研究半变分不等式形式的接触问题。本文综述了接触力学中半变分不等式的研究进展。我们在线性应变理论的框架内,重点研究弹性和粘弹性材料的接触问题,特别强调其数值分析。我们首先介绍了三个代表性的数学模型,它们描述了静态、历史相关和动态情况下可变形体与基础接触的情况。在弱公式中,我们考虑的模型会导致各种形式的半变分不等式,其中未知的是位移场或速度场。基于这些例子,我们引入并研究了三个抽象的半变分不等式,给出了它们的存在唯一性结果,以及数值解的收敛性分析和误差估计。抽象半变分不等式的结果是一般的,可以用于研究接触力学中的各种问题;特别是,它们被应用于三个具有代表性的数学模型。我们给出了数值模拟结果,为理论预测的最优收敛阶提供了数值证据;我们还提供了模拟结果的力学解释。

理学硕士:

65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74年第35季度 PDE与可变形固体力学
2015年1月74日 固体力学中的电磁效应
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
35A01型 偏微分方程的存在性问题:全局存在、局部存在、不存在
35A02型 偏微分方程的唯一性问题:全局唯一性、局部唯一性、非唯一性
74天10分 记忆材料的非线性本构方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ainsworth,M.和Oden,J.T.(2000),有限元分析中的后验误差估计,Wiley·Zbl 1008.65076号
[2] Alsadei,A.、Brezzi,F.、Marini,L.和Russo,A.(2013),“虚拟元素方法的等效投影仪”,计算。数学。申请66376-391·Zbl 1347.65172号
[3] Arnold,D.N.,Brezzi,F.,Cockburn,B.和Marini,L.D.(2002),“椭圆问题非连续Galerkin方法的统一分析”,SIAM J.Numer。分析391749-1779·Zbl 1008.65080号
[4] Atkinson,K.和Han,W.(2009),《理论数值分析:功能分析框架》,第三版,施普林格出版社·兹比尔1181.47078
[5] Babuška,I.和Rheinboldt,W.C.(1978年a),“自适应有限元计算的误差估计”,SIAM J.Numer。分析.15736-754·Zbl 0398.65069号
[6] Babuška,I.和Rheinboldt,W.C.(1978年b),“有限元方法的后验误差估计”,国际。J.数字。方法工程12,1597-1615·Zbl 0396.65068号
[7] Babuška,I.和Strouboulis,T.(2001),《有限元方法及其可靠性》,牛津大学出版社·Zbl 0995.65501号
[8] Baiocchi,C.和Capelo,A.(1984),变分和拟变分不等式:自由边界问题的应用,Wiley·Zbl 0551.49007号
[9] Barboteu,M.、Bartosz,K.、Han,W.和Janiczko,T.(2015),“动态接触中双曲半变分不等式的数值分析”,SIAM J.Numer。分析53527-550·兹比尔1312.65156
[10] 贝罗·达维加,L.、布雷齐,F.、坎吉亚尼,A.、曼齐尼,G.、马里尼,L.D.和拉索,A.(2013),“虚拟元素方法的基本原理”,数学。模型方法应用。科学23,1-16·Zbl 1416.65433号
[11] Ben Belgacem,F.、Bernardi,C.、Blouza,A.和Vohralík,M.(2012),“关于膜之间的单侧接触,2:后验分析和数值实验”,IMA J.Numer。分析321147-1172·Zbl 1451.74176号
[12] Bostan,V.和Han,W.(2009),变分不等式的自适应有限元解及其在接触问题中的应用。《应用数学和全局优化进展》(Gao,D.Y.和Sherali,H.D.主编),Springer,第25-106页·Zbl 1193.49006号
[13] Brenner,S.C.和Scott,L.R.(2008),有限元方法的数学理论,第三版,Springer·Zbl 1135.65042号
[14] Brézis,H.(1972),《数学问题》。Pures应用51,1-168·Zbl 0237.35001号
[15] Capatina,A.(2014),变分不等式和摩擦接触问题,Springer·Zbl 1405.49001号
[16] Ciarlet,P.G.(1978),《椭圆问题的有限元方法》,北荷兰·兹伯利0383.6058
[17] Ciarlet,P.G.(1988),《数学弹性》,I:《三维弹性》,北荷兰·Zbl 0648.73014号
[18] Clarke,F.H.(1975),“广义梯度和应用”,Trans。阿默尔。数学。2005年版,第247-262页·Zbl 0307.26012号
[19] Clarke,F.H.(1983),《优化和非光滑分析》,Wiley-Interscience·Zbl 0582.49001号
[20] Cockburn,B.,Karniadakis,G.E.&Shu,C.-W.,eds(2000),间断Galerkin方法。理论、计算与应用,施普林格·Zbl 0935.00043号
[21] Denkowski,Z.、Migórski,S.和Papageorgiou,N.S.(2003a),《非线性分析导论:理论》,Kluwer学术/全集·Zbl 1040.46001号
[22] Denkowski,Z.、Migórski,S.和Papageorgiou,N.S.(2003b),《非线性分析导论:应用》,Kluwer学术/全集·Zbl 1054.47001号
[23] Drouet,G.和Hild,P.(2015),“在二维和三维中建模Signorini接触的离散变分不等式的最优收敛,无需对未知接触集进行额外假设”,SIAM J.Numer。分析531488-1507·Zbl 1320.65172号
[24] Drozdov,A.D.有限弹性和粘弹性:固体非线性力学课程,世界科学·Zbl 0839.73001号
[25] Duvaut,G.和Lions,J.-L.(1976),《力学和物理不等式》,斯普林格出版社·Zbl 0331.35002号
[26] Eck,C.、Jarušek,J.和Krbec,M.(2005),单边接触问题:变分方法和存在定理,Chapman&Hall/CRC·Zbl 1079.74003号
[27] Ekeland,I.和Temam,R.(1976),凸分析和变分问题,北荷兰人·Zbl 0322.90046号
[28] Falk,R.S.(1974),“一类变分不等式近似的误差估计”,数学。组件28,963-971·Zbl 0297.65061号
[29] Feng,F.,Han,W.和Huang,J.(2019),“第二类椭圆变分不等式的虚元方法”,J.Sci。计算。doi:10.1007/s10915-019-00929-y·Zbl 1419.49014号
[30] Fichera,G.(1964年),“单侧文氏菌弹性统计问题,II:控制条件模糊的Signorini问题”,Mem。会计。纳粹。Lincei,爵士。八、 第七卷,第。I5,91-140·Zbl 0146.21204号
[31] Fichera,G.(1972),单边约束弹性力学边值问题。《弹性和热弹性线性理论》(Truesdell,C.,ed.),Springer,第391-424页。
[32] Glowinski,R.(1984),非线性变分问题的数值方法,Springer·Zbl 0575.65123号
[33] Glowinski,R.、Lions,J.-L.和Trémolières,R.(1981),变分不等式的数值分析,北荷兰人·Zbl 0463.65046号
[34] Gudi,T.和Porwal,K.(2014),“椭圆障碍问题的不连续伽辽金方法的后验误差控制”,数学。组件83,579-602·Zbl 1305.65231号
[35] Gudi,T.和Porwal,K.(2016),“Signorini问题的不连续Galerkin方法的后验误差估计”,J.Comput。申请。数学292,257-278·Zbl 1327.65239号
[36] Han,W.(2005),《基于对偶理论的后验误差分析及其在建模和数值逼近中的应用》,Springer·Zbl 1081.65065号
[37] Han,W.(2018),“平稳变量半变分不等式的数值分析及其在接触力学中的应用”,数学。机械。固体23279-293·Zbl 1404.74158号
[38] Han,W.,Huang,Z.,Wang,C.和Xu,W.(2019),“半透水介质椭圆半变分不等式的数值分析”,J.Compute。数学37,543-560·Zbl 1449.65137号
[39] Han,W.,Migórski,S.和Sofone,M.(2014),“一类变量半变分不等式及其在摩擦接触问题中的应用”,SIAM J.Math。分析463891-3912·Zbl 1309.47068号
[40] Han,W.,Migórski,S.&Sofone,M.,eds(2015),变分不等式和半变分不等式的进展:理论、数值分析和应用,Springer·Zbl 1309.49002号
[41] Han,W.和Reddy,B.D.(1999),“硬化塑性问题离散近似的收敛分析”,计算。方法应用。机械。工程171、327-340·Zbl 0957.74049号
[42] Han,W.和Reddy,B.D.(2000),“最小正则性条件下塑性基本问题近似的收敛性”,数值。数学87283-315·Zbl 0990.74063号
[43] Han,W.和Reddy,B.D.(2013),《塑性:数学理论和数值分析》,第二版,施普林格出版社·Zbl 1258.74002号
[44] Han,W.和Sofone,M.(2002),粘弹性和粘塑性中的准静态接触问题,美国数学学会/国际出版社·Zbl 1013.74001号
[45] Han,W.,Sofone,M.和Barboteu,M.(2017),“椭圆半变分不等式的数值分析”,SIAM J.Numer。分析5640-663·Zbl 1362.74033号
[46] Han,W.,Sofone,M.和Danan,D.(2018),“平稳变量半变分不等式的数值分析”,数值。数学139563-592·Zbl 1397.65265号
[47] Haslinger,J.和Hlaváček,I.(1980),“两个弹性体之间的接触,I:连续问题”,Applikace Math.25,324-347·Zbl 0449.73117号
[48] Haslinger,J.和Hlaváček,I.(1981a),“两个弹性体之间的接触,II:有限元分析”,Applikace Math.26,263-290·Zbl 0465.73144号
[49] Haslinger,J.和Hlaváček,I.(1981b),“两个弹性体之间的接触,III:双重有限元分析”,Applikace Math.26321-344·Zbl 0513.73088号
[50] Haslinger,J.、Hlaváček,I.和Nečas,J.(1996),固体力学中单边问题的数值方法。(Ciarlet,P.G.和Lions,J.-L.编辑),北荷兰,第313-485页·Zbl 0873.73079号
[51] Haslinger,J.、Miettinen,M.和Panagiotopoulos,P.D.(1999),半变分不等式的有限元方法。理论、方法和应用,Kluwer学术·Zbl 0949.65069号
[52] Hertz,H.(1882),“berührung fester Elastischer Körper”,J.Math。(克里奥尔语)92。
[53] Hild,P.和Lleras,V.(2009),“库仑摩擦的残余误差估计值”,SIAM J.Numer。分析473550-3583·Zbl 1410.74067号
[54] Hlaváček,I.,Haslinger,J.,Nečas,J.和Lovíšek(1988),力学中变分不等式的求解,Springer·Zbl 0654.73019号
[55] Hüeber,S.和Wohlmuth,B.(2005a),“非线性多体接触问题的原对偶主动集策略”,计算。方法。申请。机械。Engrg194、3147-3166·Zbl 1093.74056号
[56] Hüeber,S.和Wohlmuth,B.(2005b),“非线性多体接触问题的最优先验估计”,SIAM J.Numer。分析43,157-173·Zbl 1083.74047号
[57] Kikuchi,N.和Oden,J.T.(1988),《弹性接触问题:变分不等式和有限元方法研究》,SIAM·Zbl 0685.7302号
[58] Kinderlehrer,D.和Stampacchia,G.(2000),变分不等式及其应用简介,SIAM·Zbl 0988.49003号
[59] Khludnev,A.M.和Sokolowski,J.(1997),《固体力学建模与控制》,Birkhäuser·Zbl 0865.73003号
[60] Kornhuber,R.和Krause,R.(2001),“线性弹性Signorini问题的自适应多重网格方法”,《计算可视化》第4期,第9-20页·Zbl 1051.74045号
[61] Kurdila,A.J.和Zabarankin,M.(2005),《凸函数分析》,Birkhäuser·兹比尔1077.46002
[62] Laursen,T.A.(2002),计算接触和冲击力学,Springer·Zbl 0996.74003号
[63] Lions,J.-L.和Stampacchia,G.(1967),“变分不等式”,Comm.Pure Appl。数学20493-519·Zbl 0152.34601号
[64] Marcus,M.和Mizel,V.(1972),“Sobolev空间轨迹和映射的绝对连续性”,Arch。老鼠。机械。分析45294-302·Zbl 0236.46033号
[65] Matei,A.、Sitzmann,S.、Willner,K.和Wohlmuth,B.I.(2017),“粘弹性接触问题的混合变分公式”,应用。分析971340-1356·Zbl 1391.74041号
[66] Migórski,S.、Ochal,A.和Sofone,M.(2010),“电弹性材料静态摩擦接触问题的变分分析”,数学。纳赫2831314-1335·Zbl 1216.74013号
[67] Migórski,S.、Ochal,A.和Sofone,M.(2013),非线性包含和半变分不等式:接触问题的模型和分析,Springer·Zbl 1262.49001号
[68] Migórski,S.、Ochal,A.和Sofone,M.(2017),“自反Banach空间中的一类变分半变分不等式”,J.Elasticity127,151-178·Zbl 1368.47045号
[69] Naniewicz,Z.和Panagiotopoulos,P.D.(1995),《半变分不等式的数学理论及其应用》,德克尔·Zbl 0968.49008号
[70] Nečas,J.和Hlaváček,I.(1981),《弹性和弹塑性体的数学理论:导论》,Elsevier·Zbl 0448.73009号
[71] Oden,J.T.和Martins,J.A.C.(1985),“动态摩擦现象的模型和计算方法”,计算。方法应用。机械。工程52,527-634·Zbl 0567.73122号
[72] Panagiotopoulos,P.D.(1985),力学和应用中的不平等问题,Birkhäuser·Zbl 0579.73014号
[73] Panagiotopoulos,P.D.(1993),《半变分不等式:在力学和工程中的应用》,施普林格出版社·Zbl 0826.73002号
[74] Renon,N.、Montmitonnet,P.和Laborde,P.(2005),“大变形条件下土壤/工具相互作用的三维有限元模型”,工程计算22,87-109·Zbl 1191.74038号
[75] Scholz,C.H.(1990),《地震与断层力学》,剑桥大学出版社。
[76] Signorini,A.(1933年),“弹性统计的Sopra alcune questioni di elastastatica”,《意大利社会进步》。
[77] Shillor,M.、Sofone,M.和Telega,J.J.(2004),准静态接触的模型和分析,Springer·Zbl 1069.74001号
[78] Sofone,M.、Avramescu,C.和Matei,A.(2008),“粘塑性无摩擦接触问题研究中应用的不动点结果”,Comm.Pure Appl。分析7645-658·Zbl 1171.47047号
[79] Sofonea,M.,Han,W.和Barboteu,M.(2017),接触力学中的一个变分半变分不等式。《固体力学中的数学建模》(Dell'Isola,F.et al.,eds),Springer,第251-264页·Zbl 1387.74090号
[80] Sofone,M.和Matei,A.(2011),“接触力学中产生的历史相关拟变分不等式”,欧洲。J.应用。数学22471-491·Zbl 1226.49012号
[81] Sofone,M.和Matei,A.(2012),《接触力学中的数学模型》,剑桥大学出版社·Zbl 1255.49002号
[82] Sofone,M.和Migórski,S.(2018),《变分-半变分不等式及其应用,纯粹数学和应用数学》,Chapman&Hall/CRC·兹比尔1384.49002
[83] Sofone,M.、Renon,N.和Shillor,M.(2004),“弹塑性体无摩擦接触的应力公式”,应用。分析831157-1170·兹比尔1111.74031
[84] Sofone,M.和Xiao,Y.(2016),“接触力学中完全历史相关的拟变分不等式”,应用。分析952464-2484·Zbl 1351.49011号
[85] Temam,R.和Miranville,A.(2001),《连续介质力学中的数学建模》,剑桥大学出版社·Zbl 0993.76002号
[86] Verfürth,R.(2013),《有限元方法的后验误差估计技术》,牛津大学出版社·Zbl 1279.65127号
[87] Wang,F.,Han,W.和Cheng,X.-L.(2010),“求解椭圆变分不等式的间断Galerkin方法”,SIAM J.Numer。分析48708-733·Zbl 1214.65039号
[88] Wang,F.,Han,W.和Cheng,X.-L.(2011),“解决Signorini问题的间断Galerkin方法”,IMA J.Numer。分析311754-1772·Zbl 1315.74021号
[89] Wang,F.,Han,W.和Cheng,X.-L.(2014),“解决准静态接触问题的间断Galerkin方法”,数值。数学126771-800·Zbl 1431.74106号
[90] Wang,F.和Wei,H.(2018a),“障碍物问题的虚拟元素方法”,IMA J.Numer。分析。doi:10.1093/imanum/dry055·Zbl 1462.65202号
[91] Wang,F.和Wei,H.(2018b),“简化摩擦问题的虚拟单元法”,应用。数学。信函85125-131·Zbl 1524.65864号
[92] Wohlmuth,B.(2011),接触问题的变分一致离散化方案和数值算法。《数值学报》第20卷,剑桥大学出版社,第569-734页·Zbl 1432.74176号
[93] Wohlmuth,B.和Krause,R.(2003),“非线性接触问题非匹配网格上的单调方法”,SIAM J.Sci。计算25324-347·Zbl 1163.65334号
[94] Wriggers,P.(2006),计算接触力学,第二版,Springer·兹比尔1104.74002
[95] Wriggers,P.和Fischer,K.(2005),“基于砂浆法的有限变形无摩擦2D接触公式”,计算。机械36,226-244·Zbl 1102.74033号
[96] Wriggers,P.和Laursen,T.(2007),计算接触力学,Springer·Zbl 1161.74005号
[97] Wriggers,P.、Rust,W.T.和Reddy,B.D.(2016),“接触的虚拟元素方法”,计算。机械师581039-1050·Zbl 1398.74420号
[98] Xu,W.、Huang,Z.、Han,W.,Chen,W.和Wang,C.(2019),“历史相关变量半变分不等式的数值分析及其在接触力学中的应用”,J.Compute。申请。数学351364-377·Zbl 1458.74139号
[99] Zeidler,E.(1985),非线性泛函分析及其应用,I:定点定理,Springer·兹伯利0583.47051
[100] Zeidler,E.(1990),非线性泛函分析及其应用,II/B:非线性单调算子,Springer·Zbl 0684.47029号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。