弹性力学的一种边界无单元法

首先对移动最小二乘逼近法进行了研究,针对其容易形成病态方程组的缺点,提出了以带权的正交函数作为基函数的方法——改进的移动最小二乘逼近法.改进的移动最小二乘逼近法比原方法计算量小、精度高,且不会形成病态方程组.然后,将弹性力学的边界积分方程方法与改进的移动最小二乘逼近法结合,提出了弹性力学的一种边界无单元法.这种边界无单元法是边界积分方程的无网格方法,与原有的边界积分方程的无网格方法相比,该方法直接采用节点变量的真实解为基本未知量,是边界积分方程无网格方法的直接解法,更容易引入边界条件,且具有更高的精度.最后给出了弹性力学的边界无单元法的数值算例,并与原有的边界积分方程的无网格方法进行了较为详细的比较和讨论.

温度场分析的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和Laplace方程的边界积分方程方法结合,提出温度场分析的重构核粒子边界无单元法。推导Laplace方程边值问题的重构核粒子边界无单元法公式,建立相应的重构核粒子边界无单元法离散化方程。重构核粒子法构造的形函数具有不低于核函数的高阶光滑性,能精确重构插值点多项式的真值。数值算例表明,温度场分析的重构核粒子边界无单元法既有无网格方法的优势,又具有较高精度。

边界无单元法计算薄板弯曲问题

无单元法是一种新的数值方法,将其用于薄板弯曲问题的边界积分方程,提出了薄板弯曲问题的边界无单元法.算例表明,该方法计算量小、精度高,具有更加广泛的工程应用前景.

势问题的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和势问题的边界积分方程方法结合,提出了势问题的重构核粒子边界无单元法。推导了势问题的重构核粒子边界无单元法的公式,研究其数值积分方案,建立了重构核粒子边界无单元法的离散化边界积分方程,并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位势的积分公式。重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性,且能再现多项式在插值点的精确值,所以该方法具有更高的精度。最后给出了数值算例,验证了所提方法的有效性和正确性。

弹性力学的重构核粒子边界无单元法与有限元的耦合法

将重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM)与有限元法(FEM)耦合,形成求解具有区域特征的弹性力学问题的重构核粒子边界无单元与有限元的耦合方法RKP-BEF/FE.推导了重构核粒子边界无单元与有限元耦合方法的离散化公式,建立了节点未知量的耦合方程.重构核粒子边界无单元法和有限单元法的较高精度保证了这一直接耦合方法的成功实现与求解精度.最后给出了平面问题的数值算例,验证了提出的耦合方法RKP-BEF/FE的有效性.

钢筋混凝土板分析的边界无单元法

提出了求解钢筋混凝土板弯曲问题的边界无单元法,使求解边界积分方程容易。算例表明,方法简单,精度高。

二维Helmholtz方程的插值型边界无单元法

针对二维Helmholtz方程的内外边值问题,提出了插值型边界无单元法(interpolating boundary element-free method).在间接位势理论的基础上,利用Laplace方程基本解的特性,建立了求解Helmholtz方程Neumann边值内外问题的正则化形式,有效消除了强奇异积分的计算.其次通过引入全局距离展开成局部距离的幂级数,详细推导了距离函数的导数和法向导数差值的极限表达式.最后给出了4个插值型边界无单元法的数值算例,表明了该方法可取得较高的可行性和有效性.

Signorini问题的插值型边界无单元法

本文将改进的移动最小二乘插值法和边界积分方程结合,提出了求解Signorini问题的一种新的边界类型无网格方法——插值型边界无单元法.该方法用投影算子处理Signorini问题中的非线性边界不等式条件,然后将Signorini问题归化为边界积分方程,并用改进的移动最小二乘插值法近似未知的边界变量,然后本文分析了该方法的收敛性.数值算例表明该方法在求解Signorini问题时的可行性和有效性,相对于边界元方法也具有更好的精度和收敛速度.

一维压电准晶断裂问题边界无单元法分析

采用一种新型边界无单元法研究了一维压电准晶复杂裂纹的断裂问题。该方法采用只含有柯西奇异性的广义面力边界积分方程,位错密度函数由未知权函数表示,权函数由移动Kriging插值得到。给出裂纹问题数值算例,计算了声子场和相位子场的应力强度因子和电位移强度因子。结果表明该方法精度高、适用性强。

边界无单元法求解地下水非均质承压稳定流问题

将边界无单元法应用于求解地下水非均质承压稳定流问题,给出了用边界无单元法求解地下水非均质承压稳定流问题的方法。将研究区域划分成若干个子区,在每个子区将渗透系数近似表达成常数,从边界积分方程出发,利用改进的移动最小二乘法构造水头近似函数和流量近似函数,在边界节点处生成线性方程组。通过数值算例反映出边界无单元法相较于边界元法具有较高的计算精度。

弹性力学的插值型边界无单元法

我们讨论了移动最小二乘插值法,对Lancaster推导的公式进行了改进.在边界无单元法的基础上,将边界积分方程方法和本文改进的移动最小二乘插值法结合,提出了弹性力学的插值型边界无单元法,推导了相应的公式.本文改进的移动最小二乘插值法中的形函数具有Kronecker函数的性质,所以我们提出的插值型边界无单元法可以很容易地直接施加本质边界条件.我们提出的插值型边界无单元法以节点的真实变量作为未知函数,是无网格边界积分方程方法的直接解法,具有较高的精度.最后给出了数值算例说明了本文方法的有效性.

弹性力学的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法(RKPM)和边界积分方程方法结合,提出了一种新的边界积分方程无网格方法——重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM).对弹性力学问题,推导了其重构核粒子边界无单元法的公式,研究其数值积分方案,建立了重构核粒子边界无单元法离散化边界积分方程,并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位移和应力积分公式.重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性,且能再现多项式在插值点的精确值,所以本方法具有更高的精度.最后给出了数值算例,验证了本方法的有效性和正确性.

弹性动力学的边界无单元法

讨论了Hilbert空间上的改进的移动最小二乘法,并将弹性动力学的边界积分方程方法与改进的移动最小二乘法结合,提出了弹性动力学的边界无单元法.改进的移动最小二乘法避免了求解病态方程组,既提高了效率,又提高了精度.边界无单元法是边界积分方程的无网格方法的直接列式法,容易引入边界条件,且具有更高的精度.最后给出了弹性动力学的边界无单元法的数值实现方法和具体的算例.

插值型无单元Galerkin比例边界法与有限元法的耦合在压电材料断裂分析中的应用

插值型无单元Galerkin比例边界法是一种只需在边界上采用插值型无单元Galerkin法离散且无需基本解的半解析方法,能有效求解压电材料的断裂问题.为进一歩提高这种方法的适用性,该文提出了一种用于压电材料断裂分析的插值型无单元Galerkin比例边界法耦合有限元法(finite element method,FEM)的分析方法.裂纹周边一定范围的计算域采用插值型无单元Galerkin比例边界法离散,其余区域采用FEM离散.插值型无单元Galerkin比例边界法方程和FEM方程的耦合可利用界面两侧广义位移的连续条件方便地实现.最后,给出了两个数值算例验证了该文所提方法的有效性.

反平面断裂问题的无单元伽辽金比例边界法

将比例边界法与无单元伽辽金法相结合,建立了反平面断裂分析的无单元伽辽金比例边界法。这是一种边界型无网格法,在环向方向上采用无单元伽辽金法进行离散,因此计算时仅需要边界上的节点信息,不需要边界元所要求的基本解。为了便于施加本质边界条件,通过建立节点值和虚拟节点值之间的关系给出了修正的移动最小二乘形函数。在径向方向上,该方法利用解析的方法求解,因此是一种半解析的数值方法。最后,给出了数值算例,并验证了所提方法后处理简单和计算精度高的特点,适合于求解反平面断裂问题。

二维各向异性位势问题的改进插值型边界无单元法

【目的】把边界积分方程方法和基于非奇异权函数的改进移动最小二乘插值法相结合,建立数值求解二维各向异性位势问题的改进插值型边界无单元法。【方法】在改进移动最小二乘插值法的基础上,讨论了非奇异权函数的改进移动最小二乘插值法,它的形函数满足Kroneckerδ函数的性质,因此可以直接施加边界条件。【结果】数值算例表明该方法求解二维各向异性位势问题是有效和可行的。【结论】与边界元方法相比,该方法精度和收敛性更好。

新型边界积分方程的无单元解及其应用

目前隧道及大型地下工程往往在裂隙岩体中开挖,而裂隙与地下空间的距离及裂隙的扩展条件,制约着隧道及地下工程的稳定性。应用能考虑孔洞和裂纹问题的新型边界积分方程与无网格加辽金法结合,建立一种新型的边界无单元法。在该方法中基本的未知量是由边界上的面力和边界上位移密度函数构成的复变量边界函数H(t)。文中应用的边界积分公式和Muskhelishvili的积分公式直接相关。将无网格构造方法引入新型的边界积分方程,建立了新型的边界无单元法。应用该方法详细分析了含隧道和裂纹间相互关系等问题,其数值结果与解析结果吻合很好,说明该方法的正确性和可行性。

正交各向异性材料断裂分析的插值型无单元伽辽金比例边界法

插值型无单元伽辽金比例边界法是一种在改进的插值型移动最小二乘法框架下,结合了比例边界法和无单元伽辽金法长处的半解析数值方法。这种方法通过引入比例边界坐标系,只需在求解域的环向上进行数值离散,在径向上采用解析的方法进行计算,处理各向同性材料断裂问题时拥有可观的精度与效率。为进一步发挥这种方法的显著优势并提高其适用性,将插值型无单元伽辽金比例边界法运用于正交各向异性材料断裂分析研究中。最后利用两种不同裂纹形式的数值算例证实了本文方法的有效性与准确性。

插值型无单元伽辽金比例边界法理论及研究进展分析

要扩大插值型无单元伽辽金比例边界法(IEFG-SBM)的应用范围,对其进行了探究。改进的插值型移动最小二乘法和控制方程是IEFG-SBM的理论基础,该方法仅需在计算域的环向进行节点离散,空间维数降低了一维。采用改进的插值型移动最小二乘法构造的试函数能够满足插值性质,方便本质边界条件的直接施加。为了更好发挥IEFG-SBM和有限元法各自的优势,提出了将IEFG-SBM与有限元法进行耦合并用于解决弹性与压电材料断裂问题。但至今,应用IEFG-SBM求解的都是线性问题,非线性还未涉及。未来将扩大IEFG-SBM的应用范围,以期为计算方法的发展带来更为广阔的前景。

复变量移动最小二乘法及其应用

提出了复变量移动最小二乘法,并详细讨论了基于正交基函数的复变量移动最小二乘法.然后,将复变量移动最小二乘法和弹性力学的边界无单元法结合,提出了弹性力学的复变量边界无单元法,推导了相应的公式,并给出了数值算例.基于正交基函数的复变量移动最小二乘法的优点是不形成病态方程组、精度高,所形成的无网格方法计算量小.复变量边界无单元法是边界积分方程的无网格方法的直接列式法,容易引入边界条件,且具有更高的精度.