Laplace变换—有限元法计算结构动响应

利用Laplace变换 ,采用与静弹性相比拟的方法 ,导出了频域中有限元法公式 .并利用一组满足频域中弹性运动方程的通解作为单元的位移函数 ,获得了频域中矩形单元的刚度矩阵 .

Laplace变换——有限元法计算结构动响应

利用Laplace变换 ,采用与静弹性相比拟的方法 ,导出了频域中有限元法公式。并利用一组满足频域中弹性运动方程的通解作为单元的位移函数 ,获得了频域中矩形单元的刚度矩阵。作为实例对梁的动响应进行了计算。

梯度功能材料薄壳动态热挠度的Laplace变换有限元分析

采用Laplace变换有限元法分析了梯度功能材料薄壳结构的热冲击挠度。首先从控制方程出发,推导出梯度功能材料热冲击问题的泛函及变分原理;然后对梯度功能材料薄壳的热冲击问题推导出有限元方程;利用Laplace变换引入初值条件后推导出拉氏域上的有限元计算公式,经求解后再通过Laplace数值逆变换求得时间域上各给定时刻的解答。计算实例证明了该方法的有效性,其计算结果可供工程设计参考。

稳态非线性热传导问题的比例边界有限元法

提出一种基于比例边界有限元法和Kirchhoff变换求解稳态非线性热传导问题的数值方法。为了消除导热系数随温度变化引起的非线性,引入Kirchhoff变换将非线性的偏微分控制方程简化为Laplace方程,因而可消除迭代计算。作为一种兼顾了有限元法和边界元法优势的半解析数值方法,比例边界有限元法只需在计算域的边界上划分网格且不需基本解。在变换空间采用比例边界有限元法求得高精度的数值解之后,借助Kirchhoff反变换可求得温度场。数值结果表明,所提的稳态非线性热传导问题分析方法是行之有效的。

基于有限元法和傅立叶变换求解稀土永磁同步电动机空载反电势

本文用有限元方法计算了稀土永磁电机的气隙磁场,并用傅立叶变换代替传统的傅立叶级数进行气隙磁场的波形分析,准确快速地得到了稀土永磁电机气隙磁场的基波,较准确地计算出了稀土永磁电机的空载反电势,最后对800W的试验样机进行了实际测试,得到了令人满意的结果。

水合物热分解Stefan相变模型解的存在性及Laplace变换求解

天然气水合物热分解Stefan相变模型为二阶抛物线型偏微分方程(组)。开展了水合物热分解Stefan相变模型解的存在性、唯一性论证和Laplace求解方法的探索。演绎了简化的过程、细节的推导:应用微分方程的迭代格式,导出了最大、最小值引理和参数取值范围;通过边界上的交替条件映射对xn(t)、Tn(x,t)的极限存在性的证明,证实了微分方程解的存在;采用反证法,证明了Stefan微分方程解的唯一性。运用Laplace变换、分离变量和Laplace逆变换法,求得了该Stefan模型的解析解,超越方程的单调性证明了方程解的唯一性。

Reissner型矩形板分析的U变换-有限元法

将U变换法推广应用于Reissner矩形板的有限元分析中.对原结构进行等效变换,形成周期循环的板单元,使刚度矩阵成为循环矩阵,应用双重U变换解耦了有限元的矩阵方程,使有限元计算只须在一个板单元上进行,并且仍能方便分析整个板的一般分布载荷.所发展的U变换-有限元法不仅提高了计算效率,很快收敛于精确解,对于简支板还给出了精确分析的有限元解、准确的误差估计表达式和收敛速度,可以直接掌控计算精度,这是其它方法难以得到的.对简支和固支矩形板的数值算例及与其它方法的对比说明了U变换-有限元法的优点和重要的工程实用价值.

流体饱和多孔隙介质二维弹性波方程正演模拟的小波有限元法

本文将小波有限元法引入到流体饱和多孔隙介质二维波动方程的正演模拟中,以二维Daubechies小波的尺度函数代替多项式函数作为插值函数,构造二维张量积小波单元.引入一类特征函数解决了Daubechies小波没有显式解析表达式所带来的基函数积分值计算问题,并推导出计算分数节点上Daubechies小波函数值的递推公式,从而构造出由小波系数空间到波场位移空间的快速小波变换.数值模拟结果表明该方法是有效的.

全平面上一类解析的零级和有限级Laplace-Stieltjes变换

应用型函数,对全平面上一类解析的零级和有限级Laplace-Stieltjes变换的增长性进行研究,得到了3个定理.

有限区间上的分数阶扩散-波方程定解问题与Laplace变换

求解了如下的分数阶扩散-波方程定解问题0Dαtu=2ux2,0<x<1,t>0,0<α≤2,u(0,t;α)=0,u(1,t;α)=θ(t),u(x,0+;α)=0,当1<α≤2时,还有ut(x,0+;α)=0.其中θ(t)是Heaviside单位阶跃函数,0Dαt为关于时间t的α阶Caputo分数阶导数算子,u=u(x,t;α)为时间t的因果函数(即t<0时恒为零的函数).利用Laplace变换的复围道积分反演和离散化反演及FoxH函数理论,给出在计算上对大的t和小的t分别适用的解的表达式.

开域电磁场问题的有限元法

在伽辽金有限元法中引入几何变换法建立求解开域电磁场问题的数学模型，该方法保留了有限元法系数矩阵对称、稀疏的优点，可以求出截断区域以外的场值．利用现有的有限元程序进行适当的修改即可实现开域电磁场问题的有限元计算，以无限长通电导线的开域场为例进行了计算和验证。

移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应的频域—波数域比例边界有限元法分析

基于比例边界有限元法与傅里叶积分变换,分析移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应。考虑到移动荷载运动方向与地铁隧道轴线方向的一致性,将半无限弹性空间动力控制方程进行频域—波数域的傅里叶积分变换;在变换域内,隧道径向采用比例坐标系,环向采用有限元意义离散,在计算域内利用Galerkin法,建立频域—波数域内的比例边界有限元方程,进而推导出半无限空间动力刚度的一阶微分矩阵方程;再利用高频渐近展开和傅里叶积分逆变换,得到时间—空间域系统的动力响应。该方法极大地减小了计算分析量,同时避免了无限边界的计算误差。利用该方法进行实例计算的结果表明:随着荷载移动速度的增大,地铁隧道振动波传播到土体表面,引起的土体振动有放大增强的现象,将会对地铁隧道上部结构的安全性造成一定影响。

复合夹层梁瞬态响应的谱有限元法

采用谱有限元法进行复合夹层梁的瞬态响应分析.该方法基于复合夹层梁的六阶运动微分方程,以其波动解作为动力位移形函数,根据标准有限元策略来构建复合夹层梁的动刚度矩阵.在频域内,夹心粘弹性材料的频率相关性采用复模量模型来模拟,进而利用快速傅立叶变换技术(FFT),得到时域内复合夹层梁的瞬态响应分析结果.最后以两端固支夹层梁为例,对其进行了矩形脉冲荷载下的动力响应分析,并与通用有限元程序NASTRAN的计算结果进行了对比,两者吻合良好.

入渗Richards方程Laplace变换步骤中原函数敛散性的讨论

传统求解非线性Richards方程的Laplace线性化方案中,未考虑原函数θ(z,t)的敛散性,均默认原函数收敛或发散程度较小,这在一般情况下是可行的,但在极端理论条件下,例如原函数不收敛或发散速度较快时,往往会引起较大计算误差。针对这种情况,本文建议在变换前,先通过初步试验,确定入渗曲线形态,进而判断原函数敛散性,通过增加该步骤以确保计算的数学物理意义。文中通过算例,证明了多项式曲线、幂函数曲线满足Laplace变换条件,幂指数函数不满足变换条件,并通过一个实际反例验证了这一结论。本文所讨论内容,可作为非饱和土力学理论的一个补充。

组合结构连接部分的有限元法处理

本文讨论了有限元法计算平面组合结构时,对杆板连接部分变形谐调条件的处理.利用逆步变换的概念,提出了构造能够满足该条件的过渡单元的方法.计算表明这种处理方法是合理和有效的.

基于小波分析和有限元法的高维结构优化

结构优化问题的全局最优解一般位于可行域的边界面上,本文利用有限元法来对复杂结构进行分析,借助小 波分析采寻找可行域边界面上的离散点,从而得出高维结构优化问题的全局最优解。

谱负Lévy过程带Xτ_0^-的有限个区间占位时的联合Laplace变换

运用Esscher测度变换的方法,研究谱负Lévy过程关于首达时τ_0^-、过程在τ_0^-时的状态Xτ_0^-以及过程在[0,τ_0^-)上的有限个区间的占位时的联合分布。得到的联合占位时的Laplace变换表达式可用谱负Lévy过程广义的尺度函数表示。

带X_(τ_(a_n)^+)的有限个区间占位时的联合Laplace变换

基于已有谱负Lévy过程占位时的结论,研究了在n个不相交区间[a_i, a_(i+1)](0≤i≤n-1)上的联合占位时、首达时τ_(a_n)^+和变量X_(τ_(a_n)^+)的联合分布。通过将各区间的时间进行划分,应用Esscher测度变换,求得带X_(τ_(a_n)^+)的有限个区间占位时的联合Laplace变换。

复合绝缘结构中瞬态电场计算的复频域有限元法

随着电力电子器件和装备在电力系统中的广泛使用,器件和装备自身由多种绝缘材料构成的复合绝缘结构往往承受着正极性周期方波电压。在这种非正弦周期电压激励下,复合绝缘结构中的瞬态电场分布满足电准静态场条件。由于界面电荷的弛豫现象,复合绝缘结构中的瞬态电场在经过一段过渡过程后,最终达到非正弦周期稳态。现有基于傅里叶(Fourier)变换的频域有限元法只能得到非正弦周期激励下的周期稳态解,无法获得其瞬态响应。为此,文中综合考虑复合绝缘结构中的电荷弛豫,在电准静态场条件下,基于数值拉普拉斯(Laplace)变换的直接算法,提出复频域有限元法,推导复频域边界电场约束方程。此外,还提出数值Laplace变换直接算法中衰减系数的选取公式,实现了高精度的数值Laplace变换及其反变换。数值计算结果表明,所提的复频域有限元法能有效计算非正弦周期激励下的过渡过程,同时还可以计算由初始状态引起的零输入响应。所提方法为周期激励下复合绝缘结构的瞬态电场计算提供一种新方法。

基于杂交基本解的正交各向异性材料热传导问题有限元法

采用基于杂交基本解的有限元法(HFS-FEM)对二维正交各向异性材料进行热传导分析.单元域内和单元边界上的温度分布由两个温度场独立描述.采用基本解的线性组合来近似单元内部温度场,采用标准一维线单元形函数来定义网线温度场.利用修正变分泛函和散度定理导得相应的有限元列式,通过2个算例与ABAQUS结果对比,验证了该方法具有有效性.数值结果表明,该方法在单元形状极度扭曲情形下仍能保持良好的精度,这是区别于传统有限元法的显著特点.