弹性力学平面问题中一类无奇异边界积分方程

从理论上提出一种新的方法,归化出间接变量无奇异边界积分方程.采用Lagrange二次单元,建立一个数值求解框架系统.此外,基于问题的计算区域的特殊性,给出一种边界近似方法.数值算例表明该方法所取得的数值结果与精确解相当接近,特别是边界量的数值结果.此外,该方法容易被推广到三维问题.和已有的直接变量的情形相比较,具有优点: 1)无需处理HFP积分.大大降低处理问题的复杂性,并提高了计算效率和解的精度; 2)摆脱了问题的具体形式,进入纯代数操作.这样儆的好处是从理论上建立一种普遍适用的方法,不仅适用于弹性力学问题,同样可应用于其它问题,如位势问题,stokes问题等. 3)提供了一种计算CPV积分的方法.

弹性半空间SH波散射快速边界积分方程法求解

边界积分方程法对于半无限空间中地震波散射求解具有独特优势,但求解矩阵的非对称稠密特征极大限制了该方法在高频与多体散射中的应用。为此,基于单层位势理论,结合快速多极子展开技术,通过对二维SH波势函数的多极展开,建立一种新的快速多极间接边界积分方程法,以实现弹性半空间中高自由度地震波散射的精确高效模拟。算例分析表明所提方法能够大幅度降低计算时间和存储量,可在目前普通计算机上快速实现上百万自由度SH波二维散射问题的精确求解。方法可进一步拓展到P,SV波的散射分析。

平面Laplace问题的等价间接变量边界积分方程

利用变分法证明平面调和函数的外问题的确切形式;在此基础上,建立外问题的具有间接变量的等价边界积分方程;传统的外问题及边界积分方程不具有普遍适用性,本文对此进行了详细的讨论.

采用边界积分方程和Tikhonov正则化方法延拓潜艇磁场

为了解潜艇磁场的分布规律,以研究潜艇的磁隐身性能,利用边界积分方程建立了潜艇磁场延拓的数学模型。由磁场测量值确定模型参数时,考虑了模型参数的约束条件,并且为了有效抑制测量噪声对计算值的干扰,采用Tikhonov正则化方法求解模型参数。比较了3种正则化参数选取方法,分析表明广义交叉校验比较适合模型参数的确定。最后通过铁质船模实验验证了该方法的有效性,结果表明该方法精度较高,稳定性较好,有一定的工程实用价值。

边界积分方程用于电阻率Zohdy反演的初步研究

研究利用边界积分方程进行电阻率Ｚｏｈｄｙ反演的有关技术，结果表明在探测区域划分为数千个单元的情况下，为节省正、反演过程中所需要的计算机内存和 ＣＰＵ时间，可采取以下措施：（１）假定电位分块线性变化，可以使节点数目显著减少，这里每一块都包含若干个单元；（２）利用边界积分方程的特点，可事先计算并存储所有必要的边界积分值，供每一步迭代中调用；（３）利用边界积分方程所特有的数值延拓功能，可以进一步减少节点数目．为了说明这些手段的有效性，先给出了一个数值模拟成像结果，它清楚地表明基于边界积分方程的电阻率 Ｚｏｈｄｙ反演是快速而有效的，然后给出一个实测剖面的成像实例，成像结果经钻孔检验正确．

非连续群桩屏障对平面P、SV波的隔离效应:二维宽频带间接边界积分方程法模拟

采用一种高精度的间接边界积分方程法(IBIEM),对二维非连续群桩屏障对平面P、SV波的隔振效果进行宽频带计算分析。该方法基于单层位势理论,通过在非连续屏障交界面附近引入虚拟波源,分别用以构造散射体内、外散射场,继而由边界条件建立方程并求解得到虚拟波源密度,外部的总波场可由散射场和自由场叠加而得到。精度检验表明,该方法能够精确高效地求解任意排桩的宽频隔振问题。进而以圆柱实心桩为例,通过定量化频谱分析,揭示了P、SV波入射时排桩对不同频段弹性波的隔振差别,探讨了不同波速比、桩间距、桩排数对隔振效果的影响规律,研究结果表明:(1)隔振效果存在最优无量纲频段,宜优化设计桩径和桩间距以达到最佳效果;(2)场地土愈软,隔振效果愈佳。相比P波,SV波对于桩间距更为敏感;(3)低频波宜采用多排桩,但对高频波,采用三排以上的桩屏障对隔振效果的提升则不再显著。

基于边界积分方程法的六辊轧机辊系变形分析

精确的板形控制理论对提高带钢质量具有重要意义,而辊间压扁理论是板形控制理论的重要组成部分。针对半无限体模型在计算辊间压扁时的误差问题,给出一种计算辊间压扁的新模型。应用有限元法模拟有限长度半无限体两侧面的位移场,建立侧面的位移衰减函数。基于边界积分方程法,得到有限长度半无限体在表面分布力作用下的数值解,从而建立求解有限长度半无限体的解析模型,并用有限元法验证该模型的准确性。基于该压扁模型建立新型六辊轧机辊系变形模型,所得结果与有限元法,半无限体模型和费普尔公式进行对比,发现新模型所得结果与有限元法更加接近。考虑板宽和窜辊量的影响,利用新模型与半无限体模型、费普尔公式进行对比计算,发现新模型所得辊间压力和压扁优于其他两模型,特别是在轧辊边部区域比其他两模型更符合实际。

弹性力学问题的局部边界积分方程方法

提出了弹性力学平面问题的局部边界积分方程方法．这种方法是一种无网格方法，它采用移动最小二乘近似试函数，且只包含中心在所考虑节点的局部边界上的边界积分．它易于施加本质边界条件．所得系统矩阵是一个带状稀疏矩阵．它组合了伽辽金有限元法、整体边界元法和无单元伽辽金法的优点．该方法可以容易推广到求解非线性问题以及非均匀介质的力学问题。 计算了两个弹性力学平面问题的例子，给出了位移和能量的索波列夫模，所得计算结果证明：该方法是一种具有收敛快、精度高、简便有效的通用方法．

弹性薄板弯曲问题的等价的直接变量边界积分方程

建立平面弹性薄板弯曲问题理论中具有直接变量的等价边界积分方程。传统的直接变量边界积分方程,它们都不是等价的,对此进行了深入的讨论。

边界积分方程中超奇异积分的解法

本文对边界积分方程中所存在的超奇异积分的数值解法作了综述，并介绍了它的一些应用。

弹性力学问题中一个新的边界积分方程——自然边界积分方程

位移导数边界积分方程一直存在着超奇异积分计算的障碍 .该文提出以符号算子δij和εij作用于位移导数边界积分方程 ,施用一系列变换将边界位移、面力和位移导数转成为新的边界张量 ,从而得到一个新的边界积分方程———自然边界积分方程 .自然边界积分方程的奇异性为强奇性 ,文中给出了相应的Cauchy主值积分算式 .自然边界积分方程与位移边界积分方程联合可直接获取边界应力 .几个算例表明了自然边界积分方程的正确性 .

Helmholtz边界积分方程的多频计算

提出了利用无穷级数展开的方法,将波数从Helmholtz边界积分方程的特解中分离出来,使随波数变化的系统矩阵变为波数的矩阵级数形式,同时证明了级数截断时的收敛性。数值结果表明,结合CHIEF方法,用级数展开的方法不仅能有效地克服频域内非唯一现象,节省计算时间;而且当频率较高时,在单元粗剖分下也能得到满意的结果。

基于边界积分方程法的圆弧齿轮强度分析

提出用边界积分方程法 (boundaryintegralequationmethod ,BIEM )进行圆弧齿轮强度分析的设计方法。在研究中依据弹性理论的柯西型积分 ,建立适合于各种载荷作用轮齿不同位置的齿轮强度分析数学模型。在理论方程式建模中采用间接式边界积分方程法 ,以应力函数作为解析对象 ,直接求解齿轮应力、轮齿刚度变形等。文中方法具有理论公式推导简捷、软件设计容易、使用方便的优点。本研究还进行了软件设计和实例应用解析 。

弹性薄板弯曲问题的等价的边界积分方程

用非解析开拓数学方法建立平面弹性薄板弯曲问题理论中具有间接变量的等价边界积分方程 ,并采用变分法进行了严格的说明· 以往出现的三种间接变量边界积分方程 ,它们都不是等价的 ,对此我们进行了深入的讨论·

半空间中多个三维体电阻率响应的边界积分方程模拟

研究半空间中含多个异常体的复杂条件下电阻率响应数值模拟的理论和计算方法．以半空间中含两个异常作为例，导出了点源激励下地表电位分布所满足的边界积分方程组，将方程组离散化可计算出地表电位分布，从而进行视电阻率模拟．最后给出了算例．

短纤维复合材料的本征应变边界积分方程计算模型

提出了短纤维复合材料的本征应变边界积分方程计算模型,并采用新发展的边界点法进行了求解.模型依据Eshelby等效夹杂物的概念并借助Eshelby张量,采用迭代方法来计算基体中各种性能短纤维的本征应变,其中所需的Eshelby张量不难通过解析或数值方法获得.由于未知量只出现在边界上,与已有的有限元和边界元模型相比,提出的计算模型可极大地减小异质体问题的求解规模,提高计算效率.通过数值算例计算了代表性体积单元上各种短纤维复合材料的整体弹性性能,验证了计算模型和求解方法的正确性和有效性.

弹性薄板弯曲问题的弱奇异边界积分方程

将弹性薄板弯曲问题归化成弱奇异的边界积分方程，它避免了传统的边界无法中的柯西主值（ＣＰＶ）积分和ＨａｄａｍａｒｄＦｉｎｉｔｅ－Ｐａｒｔｓ（ＨＦＰ）积分的计算．在边界量采用常元插值（配点法）情形，对其实现数值解的过程建立一种框架系统．

势流问题边界积分方程的几种解法对比

为了求解势流问题边界积分方程,以简单格林函数为基函数建立了势流问题边界积分方程,并对求解积分方程的几种数值方法一直接法,迭代法和多极子方法进行了理论分析和介绍,通过无限静水面下一偶极子作用问题的数值计算,对上述几种方法的运算速度和内存消耗进行了分析对比,结果表明快速多极子方法比另外两种计算方法在计算量和计算机存储量方面更加优越,可以分别降低到近似O(N)数量级,建议将快速多极子方法应用于大型计算问题中。

多裂纹问题计算分析的本征COD边界积分方程方法

针对多裂纹问题,若采用常规的数值求解技术,计算效率较低.为实现多裂纹问题的大规模数值模拟,建立了本征裂纹张开位移(crack opening displacement,COD)边界积分方程及其迭代算法,并引入Eshelby矩阵的定义,将多裂纹分为近场裂纹和远场裂纹来处理裂纹间的相互影响.以采用常单元作为离散单元的快速多极边界元法为参照,对提出的计算模型和迭代算法进行了数值验证.结果表明,本征COD边界积分方程方法在处理多裂纹问题时取得较大的改进,其计算效率显著高于传统的边界元法和快速多极边界元法.

弹性力学问题解唯一的边界积分方程

从积分方程式出发,应用基本解的特性分析,说明在力边值问题中,位移边界积分方程和面力边界积分方程的位移解不唯一· 提出了位移解唯一的条件,建立了唯一解的位移边界积分方程和面力边界积分方程· 实例计算结果表明唯一解的边界积分方程是有效的·