弹性动力学方程边界元法计算公式探讨

弹性动力学是力学领域中的一个重要课题。在采用边界元方法计算时有许多数值方法值得探讨,尤其是奇异积分的处理。本文讨论了在Ｆｏｕｒｉｅｒ变换下弹性动力学方程边界元方法中的奇异积分的一种计算方法。     

求解二维瞬态弹性动力问题的速度型边界单元法

本文提出了一种新的边界积分方程─—速度型边界积分方程，它不但能提高速度、加速度解的光滑性和精度，而且完全消除了积分核函数在波阵面上的奇异性。此外，本文还提出了计算曲线单元上柯西奇异积分的新方法，它能使奇异积分转化为普通积分。本文工作为促进时域边界元法在地震工程领域中的应用创造了条件。     

薄板弯曲计算的一个新途径

将无单元法与薄板弯曲问题的边界积分方程方法相结合,用非奇异基本解建立边界积分方程,提出了无奇异积分的边界无单元法.以带权的正交函数作为基函数,克服了滑动最小二乘法容易形成病态方程组的缺点.计算结果表明,无奇异积分的边界单元法计算薄板问题计算量小,精度高.     

电磁场计算的边界无单元法

用非奇异基本解建立电磁场问题的边界积分方程,将其与无单元法相结合,提出了电磁场计算的无奇异积分的边界无单元法,编制了相应的计算程序,计算结果表明,方法合理可行.     

高阶奇异边界积分的新型求积公式

引用国内外有关奇异积分方程理论研究的较新成果,讨论了直线段上含任意阶奇异性的奇异积分的数值求积,按照奇点在单元端点和内点两种情况,分别给出了具体的求积公式。最后用本文公式计算了一个有解析结果可资对比的简单实例,表明本文格式精度高 而计算量小。     

弹性薄板小挠度弯曲内力的DRM边界元解法

当用一般的边界元方法解弹性薄板弯曲问题时,域内积分及计算内力时的高阶奇异性是不可避免的。本文应用DRM（Dual Reciprocity Methods)的原理,提出了一种新的解决薄板弯曲问题的边界元方法,并对薄板应力进行了近似计算。所提方法有效地避免了域内积分及高阶奇异性,适合不同的边界条件,具有一定的精度和易用性。     

碳纤维布加固钢结构的边界元法分析

常规边界元法在分析碳纤维布（CFRP）加固钢结构时,由于遭遇几乎奇异积分的计算困难而失效。通过反复运用分部积分的方法,用解析表达式代替了几乎奇异积分的数值计算,使得边界元法可以分析含薄体结构。以CFRP加固两端受均匀拉伸的钢板为例,将加固结构分成3个子域,利用边界元法分析加固强度。计算结果表明,在给定的不同外载作用下,CFRP、粘结剂和钢板所受的正应力都没有超过各自的拉伸强度极限,而粘结剂受到剪切破坏使得CFRP与钢板发生剥离,使得加固失效。结果还表明,处理了几乎奇异积分的边界元法运用较少的单元就可以准确获得界面应力。     

层状地基中应力和位移场的边界元分析

利用层状材料的广义Kelvin基本解,建立计算三维层状地基中应力和位移的边界元方法。将广义Kelvin基本解与边界元方法相耦合,建立层状地基边值问题的边界积分方程,方程中不含有在层状材料交界面上的积分。对核函数中出现的奇异积分进行解答。算例分析表明,建议的方法可以获得较高的计算精度。     

边界元奇异与近奇异数值积分方法及其应用于大规模声学问题

提出了综合处理Burton-Miller方法所导致的奇异积分与近奇异积分问题的数值求积方法,以此改进了基于常量元素的常规边界元和低频快速多极边界元方法。对于奇异积分问题,利用Hadamard有限积分方法进行解决;对于近奇异积分问题,则采用极坐标变换法和PART方法(Projection and Angular&Radial Transformation)进行克服。与解析解和LMS Virtual.Lab商业软件的结果比较验证了方法的正确性,并对比分析了奇异积分与近奇异积分对计算精度的影响。采用低频快速多极子方法以加速常规边界元法的计算效率,计算分析了计算复杂度,并成功实现了34万自由度大规模问题的计算。结果表明,近奇异积分问题主要由超奇异核函数引起,对计算精度的影响不容忽略;快速多极边界元法的精度与常规边界元法一致,但计算复杂度要远低于后者。     

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.     

含空洞无限平面奇异解与有限元耦合分析地下工程问题

提出了一种简单直接的耦合方法,即含有空洞的无限平面奇异解与有限元耦合来求解无限平面问题。地下工程算例表明,本方法正确反映了人工边界外无限域对边界内结构的弹性效应。     

钢筋混凝土修补梁的数值计算方法

本文提出了一种模拟新老混凝土界面传力性能的粘结单元,编制了钢筋混凝土修补结构的非线性有限元程序,其数值计算结果与试验结果吻合较好。此粘结单元及其编制的程序比较合理可靠、方便快捷,能在试验的基础上,对钢筋混凝土修补结构的受力性能进行系统的数值分析研究。     

透射边界稳定性控制措施探讨

多次透射边界是一种应用广泛的人工边界模拟方法,但类似于其它人工边界,它也存在计算稳定性问题。利用在 透射边界区附加黏弹性元件的方案,探讨了在波动数值模拟中消除多次透射边界计算失稳的措施,该措施中弹簧和阻尼元件被附加在透射边界区内的有限元网格点上。数值计算分析表明,该措施是一种处理透射边界计算飘移失稳的有效措施,对透射边界的零频飘移失稳有较好的抑制作用,但该措施对抑制透射边界的高频失稳没有明显效果。     

自适应边界元法的后验误差估计

首先在Sobolev空间的框架下,对一般的算子方程的Galerkin逼近给出了后验误差估计的结果。然后,对以有限平面为屏蔽物的声散射问题（其数学模型是三维Helmholtz方程以有限平面为边界的Neumann问题）在三角剖分下给出了其自适应边界元解法的后验误差估计的具体表达式。     

弹性动力学方程的非重叠型边界元区域分解算法

采用Fourier积分变换将瞬态的弹性动力学方程变成稳态的椭圆型方程,在变换域内构造稳态方程的非重叠型边界元区域分解算法,然后采用数值方法进行求解。并给出了若干算例。     

非连续边界元分析中的几个问题

对影响非连续边界元分析精度的配位点选择问题进行了讨论；利用非连续边界元一有限元耦合方法对文献（1）针对耦合方法提出的分片检验例子进行了计算，结果表明：只要合理地处理角点问题，常规耦合方法具有很高的精度。     

无限元边界在地铁引发环境振动分析中的应用

通过算例验证了ABAQUS中无限元边界的有效性和精度.地基侧边界使用无限元边界后模型宽度可以减少到侧边界不处理模型的1/2;底边界使用无限元边界后模型深度可减少到底边界不处理模型的1/3.并将此无限元边界应用于地铁竖向激励力作用下实际土层—隧道模型的振动响应分析中,计算了不同频率动荷载下地表0m到30m范围内的振动幅值...