无网格方法中本质边界条件的处理

基于新的离散模定义,采用移动最小二乘近似方法,给出了场变量的近似表达形式;从约束变分原理出发,给出了无网格方法中新的本质边界条件的处理方案——罚函数法;对权函数、罚函数的选择对计算精度的影响进行了研究。数值计算结果表明该方法不仅简单合理,而且具有较高的精度和稳定性。

无网格局部Petrov-Galerkin方法中本质边界条件的处理

鉴于无网格局部Petrov-Galerkin方法(MLPG)形函数的非插值性质,将一种新的本质边界处理方案——完全变换法与MLPG结合,通过变换矩阵修正形函数,使其满足Kronecker-δ条件,实现了本质边界的精确实施。进一步与MLPG中通常处理边界的罚方法作了比较研究,数值结果表明新方法的可靠性与精确度。

独立覆盖流形法的本质边界条件施加方法

目前,数值流形方法、无网格法等新的数值计算方法存在本质边界条件不易严格施加的问题。针对笔者前期提出的独立覆盖流形法,通过一个悬臂梁的例子,系统地分析了本质边界条件施加问题。采用多项式覆盖函数,提出了改进边界覆盖函数和直接设定独立覆盖函数2种方法,不仅严格满足边界条件,而且能保证边界附近的近似函数逼近真实解。这2种方法避免了常用罚函数法中的罚数取值对计算结果和方程性态的影响问题,而且只需令部分自由度不参与计算就能实现,操作简单。通过设置覆盖函数来施加边界条件的方式可供其他新方法借鉴。

无网格方法中本质边界条件实施研究进展

无网格方法采用基于节点的近似,由移动最小二乘法拟合函数,从而摆脱了网格生成的困难,但本质边界条件的实施成为无网格方法中的难点之一。文中首先简要阐述了无网格方法,详细地介绍了无网格方法中各种本质边界条件处理的方法和研究进展,并分析比较了各自的优缺点。

直接施加本质边界条件的FE/EFG耦合算法及其数值实现

提出一种可以直接施加本质边界条件的有限元与无网格Galerkin(FE/EFG)耦合算法。将问题域分成FE和EFG两种类型的子域,采用转换矩阵耦合两子域的交界面;通过另一转换矩阵将无网格区域本质边界上的名义位移转换成真实位移,从而可在其上直接施加本质边界条件;采用二次转换实现两种转换矩阵之间的协调。提出全域统一采用单元思想和分块矩阵法计算刚度矩阵,提高了程序的通用性和刚度矩阵的计算速度。编制了相应计算程序,通过数值算例验证了方法和数值实施过程的正确性和有效性。

无网格本质边界条件实现方法的研究进展

介绍了无网格及其本质边界条件实现的基本原理和方法,讨论了各种实现方法和特点;指出了目前实现方法中的不足之处,提出了作者的几点粗浅看法。

插值型维数分裂无网格法中本质边界条件施加方法研究

本文以求解三维波动方程为例,介绍了改进的插值型维数分裂无单元Galerkin方法,推导了方程的弱形式,构造了具有插值特性的逼近函数,建立了可直接施加本质边界条件的离散方程组,研究不同本质边界条件施加方法对计算结果的影响.本文列举了三种常用的处理本质边界条件的方法:直接配点法、对角元素置大数法和对角元素化一法.选取了三个数值算例,分别采用不同的本质边界条件施加方法,分析计算结果,证明了三种施加方法的有效性,讨论了每种施加方法的优缺点,并针对问题需求选出合适的施加本质边界条件的方法.与改进的无单元Galerkin方法相比,改进的插值型维数分裂无单元Galerkin方法具有更高的计算精度和更快的计算速度.

混合元法及其在本质边界条件处理中的应用

为了解决无网格Galerkin(EFG)方法中本质边界条件的施加问题,提出了一种耦合径向基点插值无网格(RPIM)方法与EFG方法的混合元法.该方法将问题域分成两部分,在包含本质边界部分采用RPIM方法处理,其余部分采用EFG方法,然后利用两种无网格插值方法之间的关系进行耦合.数值算例结果表明:文中方法在简明有效地处理本质边界条件的同时,具有与EFG方法相当的计算精度,且易于编程计算.

四边形的模与本质边界点

本文研究了单位圆周上一类具有本质边界点的拟对称同胚,证明了它的极值拟共形延拓的最大伸缩商等于曲边四边形模之比的上确界．

无网格法中一种处理本质边界的新方法

无网格伽辽金法中形函数一般不具有插值函数的特征,本质边界条件需特殊处理.在通过拉格朗日乘子识别法强加本质边界条件的基础上,为提高计算精度,再对修正泛函使用罚函数法来强加本质边界条件.该方法不仅没有增加未知量的数目,刚度矩阵仍然正定带状,而且计算精度较高,对罚因子依赖性降低,能较好的模拟位移边界条件.以弹性力学问题为例进行了数值试验,计算结果表明,该方法不仅简单合理,而且具有较高的计算精度和数值稳定性.

无网格法中本质边界条件处理的比较研究

介绍了无网格方法中本质边界条件施加的几种常用方法.从基函数的选取、节点分布密度等对本质边界条件施加及收敛性的影响进行研究,比较了完全变换法、罚函数法及边界奇异权法在引入本质边界条件时的优缺点.其中基函数的选取对罚函数法的计算精度影响较大,而对完全变换法和边界奇异权法影响很小;通过对平面应力问题的研究发现,对于不同的节点分布密度,三种方法中罚函数法的收敛性最差.

无网格方法施加本质边界条件的主从自由度法

以SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法为例,把无网格法中的本质边界条件和复合材料界面连续条件视为多点约束(multi-point constraint,MPC),用主从自由度法(master-slave method)来处理.典型的基体-夹杂复合材料的线弹性问题算例结果表明,与罚函数法相比,采用主从自由度法的精度更高,适用范围更广.

基于赫林格-赖斯纳变分原理的一致高效无网格本质边界条件施加方法

无网格法具有高阶连续光滑的形函数,在结构分析中呈现出显著的精度优势.但无网格形函数在节点处一般没有插值性,导致伽辽金无网格法难以直接施加本质边界条件.采用变分一致尼兹法施加边界条件的数值解具有良好的收敛性和稳定性,因而得到了非常广泛的应用,然而该方法仍然需要引入人工参数来保证算法的稳定性.本文以赫林格-赖斯纳变分原理为基础,建立了一种变分一致的本质边界条件施加方法.该方法采用混合离散近似赫林格-赖斯纳变分原理弱形式中的位移和应力,其中位移采用传统无网格形函数进行离散,而应力则在背景积分单元中近似为相应阶次的多项式.此时的无网格离散方程可视为一种新型的尼兹法施加本质边界条件,其中修正变分项采用再生光滑梯度和无网格形函数进行混合离散,稳定项则内嵌于赫林格-赖斯纳变分原理弱形式中,无需额外增加稳定项,消除了对人工参数的依赖性.该方法无需计算复杂耗时的形函数导数,并满足积分约束条件,保证了数值求解的精度.数值结果表明,所提方法能够保证伽辽金无网格法的计算精度最优误差收敛率,与传统的尼兹法相比明显提高了计算效率.

无单元Galerkin方法施加本质边界条件研究进展

无网格方法是一种基于节点离散问题域的数值方法,已在许多科学计算和工程领域中得到广泛应用.基于移动最小二乘(MLS)近似的全局弱形式无单元Galerkin方法具有计算简单、精确度高等优点,是最著名的无网格方法之一.但由于MLS方法所构造的形函数一般不具备Kronecker delta函数性质,离散所得到的代数方程组的未知量是节点参数而非节点函数值,因而本质边界条件不易施加.本文以弹性力学方程为例,首先简单回顾了构造形函数的MLS方法和无单元Galerkin方法的计算过程,然后从求解问题步骤的四个方面,即求解区域的划分、变分原理的修正、形函数的构造、离散代数方程组的建立,对目前已提出的数十种关于如何方便准确地施加本质边界条件的方法进行归纳总结,比较了这些方法的优缺点,最后提出了展望.

具有本质边界点的一类拟对称映射

证明了对某类具有本质边界点的单位圆周到自身的拟对称映射h有Kq(h) =K0 (h) ,其中Kq(h) :=sup{M(h(Q) ) /M(Q) :Q是以单位圆盘为域的拓扑四边形 },K0 (h)为h的极值最大伸缩商 。

数字智能技术与会计未来发展

数字智能技术发展深刻影响着当今世界经济社会发展各方面,而以信息表达为特征的现代会计,无论所处的实践环境还是会计实践本身都在经历深刻的变化。数字智能技术会改变会计本质和边界吗?文章从三个方面进行了论述:(1)界定了数字智能技术内涵和外延,并探究其对会计实践的影响;(2)回顾并比较了国内外学者对会计本质的认识和观点;(3)厘清了数字智能技术下未来会计发展的三组关系,分析了会计本质的两类错误观点,并探讨了数字智能技术是否影响会计本质与边界。最后展望了数字智能技术下会计未来发展的趋势。

基于任意形状网格和精确几何边界的数值计算

有限元网格形状要尽可能规则,网格之间必须通过结点连接,这些要求给复杂形状求解域的数值计算带来很大的前处理工作负担,而且实际的曲线边界一般要离散成有限单元能够描述的形式,难以模拟CAD模型的精确几何。针对这些问题,基于独立覆盖流形法提出任意形状且任意连接的覆盖网格,在CAE分析中模拟CAD模型的精确几何边界及其边界条件:将求解域划分为可包含曲线边的任意形状的块体网格,可以采用单纯形解析积分和数值积分2种方式进行块体积分;仅需在积分过程中考虑块体之间的窄条形(包括曲线条)的覆盖重叠区域,而不必在计算模型中生成这些条形;通过边界条实现本质边界条件的严格施加,包括曲线上的边界条件;给出2个数值算例验证了方法的有效性。任意形状的覆盖网格将为实现基于精确几何模型的数值计算及其完全自动化的前处理开辟新的路径。

自然单元法计算裂纹与材料边界问题

提出一种新的非凸边界上自然单元法形函数计算方法,通过边界结点限制点对间的邻点关系,对包括裂纹和材料边界在内的各种类型的非凸边界具有统一的处理原则,所得到的近似函数在边界结点间具有线性插值性。

边界奇异权方法在无网格伽辽金方法中的应用

根据变分原理 ,采用边界奇异权方法满足本质边界条件 ,推导出二维弹性问题的无网格伽辽金方法的离散方程 ;通过在求解应力应变的过程中使用非奇异权函数 ,解决了奇异点上应力应变的计算问题 .数值计算结果表明该方法不仅形式简单、易于实施 。

无网格法与有限元法处理边界条件的比较

介绍了无网格法和有限元法各自的特点,从加权余量法出发,阐述了无网格法处理本质边界条件的方法及其与有限元法的异同点,并通过算例证明了各种处理方法的可行性。