用等阶径向点插值法计算高速公路断面沉降

无单元法只需要结点信息，而不需要单元信息，比较适合岩土工程数值分析。介绍了等阶多项式基的径向点插值法(ERPIM)的基本理论，给出了该法求解Biot固结方程的基本格式，并把它应用到软基高速公路断面的沉降计算中，同时与有限元法解进行了分析、对比。结果表明该法不但计算精度高，而且在求解路堤分级施工的这类移动边界问题的沉降时，比有限元法更方便。最后指出了需进一步研究的问题。     

点插值方法及其在工程中的应用

点插值法（PIM）是最近发展起来的一种新的数值方法。用点插值方法构造的形函数是简单的多项式并且具有Kronecker delta属性，从而克服了位移边界条件难以实现的困难。点插值形函数及其导数计算简单，同时它又具有其它无单元法的优点，只需节点信息，不要求把节点连成单元，计算精度高，后处理方便等。文中介绍了点插值法的基本原理及其实现方法，数值算例表明，理论真确，方法简单有效。     

用无网格法求解弹性圆柱形薄壳

无网格法的理论基础是滑动最小二乘法,它只需节点信息而不需要划分单元网格,它具有信息简单、灵活性强、结果精确、收敛速度快等优点.笔者将无网格法用于弹性柱形薄壳的数值求解,结果与理论解相比,其计算精度令人满意.     

三维无单元法及其应用

借鉴二维无单元法的理论和实现技术，对基于正交基函数的三维滑动最小二乘法、已知位移边界条件的处理以及三维无单元法基本方程的推导和实现方法等进行了探讨。在此基础上，编制了三维线弹性无单元法计算程序。应用该程序对方形柱体在自重作用下的变形进行分析，并与精确解作了对比，结果表明，该方法和程序是可靠的。     

有限覆盖无单元法在裂纹扩展数值分析问题中的应用

有限覆盖无单元法是一种基于有限覆盖技术和无单元法的数值计算方法。有限覆盖技术是数值流形方法的基础,由于数值流形方法具有统一处理连续与非连续问题的能力,而无单元法的前处理比较简单。因此有限覆盖无单元法综合了数值流形方法与无单元方法的优点,能够更有效地处理非连续性问题。本文简要阐述了有限覆盖无单元法的基本理论,着重将这种方法应用于应力强度因子计算和裂纹扩展模拟问题。若干算例数值计算结果表明了这种方法的有效性。     

有限元法、无单元法及自然单元法之比较研究

无单元法与有限元法的根本区别在于形函数的构造方法不同，因而得到的形函数形式也不同，但可统一于单位分解。另外，采用Galerkin法对偏微分方程求解时需要对弱形式在求解域内积分，研究表明有限元法和无单元法中对弱形式的积分可统一于单位分解积分方法。无单元法解决了有限元法中前处理复杂以及难以有效处理的诸如裂纹扩展和大变形等问题；然而自身也存在着计算量大、边界条件和不连续的场变量及其导数处理上的困难。自然单元法是新近出现的一种求解PDE的数值方法，它兼有无单元的特性和有限元的优点，可以认为是介于两者之间的一种极具发展前途的数值方法。     

厚/薄板稳定分析的样条无单元法

把挠度和剪应变作为独立的场变量,以Mindlin-Reissner中厚板理论为基础,建立了厚/薄板稳定分析的样条无单元法的计算格式。样条无单元法无需单元分划,仅对整个求解区域作少量的样条结点离散,采用双向3次B样条基函数乘积的线性组合构造场函数,可充分发挥无单元法和B样条函数的优点。数值计算结果表明,该方法适用于不同厚度、不同边界的板的稳定分析,且精度高,收敛快,自由度少,无剪切闭锁现象,程序简便。     

有限覆盖无单元法在岩土类弱拉型材料摩擦接触问题中的应用

介绍了平面弹性摩擦接触问题的参变量最小势能原理 ,进而在Simo等研究基础上推导建立了适合于岩土类等弱性受拉材料的扩展Lagrange乘子法的迭代格式 ,在无单元方法的理论框架下讨论了扩展Lagrange乘子法的具体数值实施过程 ,并进行了算例分析与比较研究 ,着重探讨了有限覆盖无单元方法与现有无单元Galerkin法在处理界面接触问题时的不同之处及其优越性     

无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用

基于Laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。     

无单元法(EFM)在筏板基础计算中的应用

无单元法是一种新方法,其在板弯曲问题中的应用,尚未见报道。本文将无单元法用于弹性地基上筏板的挠度及内力的计算中,推导了筏板的无单元法刚度矩阵公式,编制了相应的无单元法计算程序,并给出了算例。计算结果表明,无单元法解决筏板基础问题的精度是令人满意的。因此,无单元法用于解决基础板的计算问题是合理可行的。     

框架剪力墙结构多域组合问题虚边界元求解

虚边界元法作为一种较新的数值计算方法,具有数据准备少,计算精度高等特点,并且克服了边界元直接法中的奇异积分问题.较早期的虚边界元研究工作大多体现于单域问题上;之后,虚边界元法处理多域问题的思想已逐渐研究成熟,且可望得到更广泛的工程应用.将多域组合问题虚边界元法的思想应用于框架剪力墙结构,并结合若干工程实例进行了讨论.从数值算例的计算结果可知,虚边界元法的计算精度、计算效率及其数值稳定性均较好;尤其是相对有限元法,在同等计算精度的前提下其计算自由度大大地减少,且初始数据准备相对简单.     

水工结构接触问题的多体有限元法

针对水工结构中的局部接触问题,提出了一种新的数值分析方法—多体有限元法。基于DDA方法的分析思路,以结构面切割而成的块体作为分析单元,每一块体均可允许自身有独立的位移和变形,通过块体间的接触和几何关系形成一个完整的块体系统。块体内部采用有限元法求解,块体之间通过接触力相互联系,且在接触界面上引入变形协调条件,保证了多个块体互相接触作用时块体位移和应力状态的连续性,从而使得计算更加符合实际情况。该方法接触求解过程中无需指定法向刚度及切向刚度等参数,避免了DDA方法因引入刚性弹簧而出现的嵌入问题,同时提高了块体内部变形的求解精度。推导了多体有限元法求解接触问题的支配方程,并给出了其增量形式的定解条件和判定条件。最后通过3个数值算例验证了本文方法的正确性和有效性。     

边界轮廓法的若干进展

介绍了作者在边界轮廓法方面的一些研究新成果,内容包括基于等价边界积分方程的边界轮廓法,基于面力边界积分方程的边界轮廓法,以及边界轮廓法在裂纹、薄板弯曲等问题中的应用。     

横观各向同性地基空间问题的位移函数解法

从横观各向同性弹性体空间问题的基本方程出发,通过引入各向同性弹性体力学伽辽金(Galerkin)位移势函数的修正,采用位移函数解法,借助Hankel积分变换和Bessel函数理论,在象域内严格导出了横观各向同性地基空间问题的一般解。运用Hankel积分反演变换,针对横观各向同性地基材料特征根相等或不相等的两种情形,分别导出了横观各向同性地基空间问题的应力分量和位移分量的解析表达式,可用于多种边界条件下具体问题的求解。     

高层建筑筏板基础分析的样条虚边界元法

基于Reissner厚板理论和Winkler弹性地基假定(非单一基床系数),提出了非均匀弹性支承厚板弯曲分析的样条虚边界元法,并将该法应用于高层建筑筏板基础的分析.本文方法计算量少、计算精度高,可以求解具有不同边界条件和任意域内支承的薄板和厚板在任意荷载作用下的挠度和内力,可用来对工程中各种板结构弯曲问题进行统一的分析.工程算例显示了本文方法在高层建筑筏板基础和桩基承台分析中的正确性和实用性.     

可靠度及其反问题理论在桥梁中的应用

本文介绍了概率随机可靠度计算理论中改进的一次二阶矩法及可靠度反问题计算理论。为便于理解 ,以一算例简单介绍了多个设计参数可靠度反问题的计算思路。最后以一斜拉桥为例 ,应用改进的验算点法对斜拉桥主梁作了静力可靠性及相应的反问题计算 ,并对结果进行分析。     

Trefftz直接法和相关的问题

This paper attempts to further extend the so-called Trefftz direct method(TDM), which has been developed and applied to a wide variety of boundary value problems in recent years. In this approach, the complete system of solutions of the partial differential equations is used as weighting functions and a non-singular boundary integral equation is used as the starting formulation. Several relative problems are discussed here. They are the problems of necessary and sufficient conditions for Trefftz-type boundary integral equations: the relationship between the Trefftz method and the variational principle and the infrequently encountered but possible singular problems in the Trefftz method and the treatment in practice. Numerical results are presented to illustrate the computational efficiency of the approach and to demonstrate its advantages.     

无单元迦辽金法在对称叠层板弯曲问题中的应用

基于Kircihhoff板理论和对挠度函数采用滑动最小二乘近似函数进行插值,研究无单元Galerkin(EFGM)方法在对称叠层板弯曲问题中的应用.分析中,本质边界条件采用罚因子法施加,对称叠层板的无单元法几何刚度矩阵由最小二乘法和变分原理得到.通过单层方板和对称叠层板的数值算例并与其他方法的结果进行比较,表明EFGM法求解对称叠层板弯曲问题具有收敛性好、精度高等优点,从而验证了该法的有效性.     

加权残数和有限元耦合法解弹性力学问题

提出了加权残数和有限元耦合法的思想,推导了求解弹性力学和薄板变曲问题的加权残数和有限元耦合法的公式,给出了算例,与理论解进行了比较,并阐述了本文方法的优点.     

岩土非均质边界元列式方法的改进及其应用

借助虚拟力与积分变换法,推导出不均匀弹性及黏弹性岩土介质的边界积分方程和数值求解方法。该数值解法与均匀弹性体边界元法相类似,不需作分区组合计算,也不必随时间逐步求解,简化了计算程序,减少了计算工作量。简述了该方法在岩土工程中的应用。