压电介质平面问题的基本解

应用复变函数的方法,对于压电介质平面问题,分析导出了无限介质或半无限介质受任意 集中载荷作用时的复势函数基本解;这些结果可作为边界元法的基本解,以求解具有复杂边界压电体的平面问题。     

饱和土中的任意形状孔洞对弹性波的散射

根据Biot波动理论建立了求解饱和土中任意形状孔洞对弹性波散射问题的复变函数方法.首先通过引入位移势函数把稳态条件下的Biot波动方程解耦为势函数所满足的Helmholtz方程.利用分离变量方法即得到Helmholtz方程完备的通解.根据所得位移势函数的通解,可得骨架位移、流体相对骨架的位移、应力和孔压的表达式.通过保角变换方法,把物理平面上的孔洞映射到像平面上单位圆.利用土骨架和流体的边界条件,即可确定波函数展开式中的未知系数.给出了一些数值结果.     

双相介质半空间内椭圆夹杂对透射SH波的散射

为探究双相介质弹性半空间内椭圆弹性夹杂对透射SH波的散射问题,主要采用Green函数法、复变函数法、保角映射法和极坐标移动技术。首先,引入复变量并在复平面上运用保角映射的方法将椭圆边界映射为单位圆边界;然后,将双相介质沿垂直边界剖开分成两个四分之一空间,在剖分面上作用附加力系使SH波在垂直边界上满足位移和应力连续的条件,并构造四分之一空间内点源荷载作用下的Green函数位移场;进而,利用"契合"的思想在垂直边界上建立定解积分方程组,并利用SH波衰减的性质进行有限项截断来求解未知附加力系。最后,通过具体算例得出在不同参数情况下椭圆夹杂周边动应力集中因子分布情况。结果得知,SH波的入射角度和频率以及介质的性质对夹杂周边动应力集中分布有一定影响。     

浅埋海底隧道围岩应力复势函数显式解

利用弹性复变函数理论将浅埋海底隧道简化为半无限平面问题,考虑围岩自重和海水压力的影响,对隧道开挖后的围岩应力分布进行研究.采用分式映射函数将围岩域映射为像平面圆环域,在圆环域内将复势单值解析函数展开为Laurent级数.利用无穷远点应力有界性对Laurent级数幂次项进行确定,根据地表边界和孔口不均匀应力边界条件得到Laurent级数系数迭代表达式,将已确定的Laurent级数条件代入迭代表达式中得出复势函数显式解,从而实现复势函数系数从低次幂迭代至高次幂.根据应力分量的复变函数表达式即可得到隧道周围各点应力分量.研究了两个单值解析函数取不同幂次时对结果的影响,分析了浅埋隧道埋深对环向压应力的影响.研究结果表明:幂级数解具有较高的可靠性,在隧道上半部分幂级数解与有限元数值解吻合效果良好,在隧道下半部分幂级数解最终计算结果比有限元结果相对保守;为了保证计算结果的准确性复势函数需取足够多项;随着隧道埋深增大,隧道底部及两侧孔腰处环向压应力不断增大;腰部与底部环向应力的差值也随之增大.     

多孔有限大弹性薄板弯曲应力集中问题

应用弹性力学的复变函数理论,采用多保角变换的方法,推出了含有任意多孔有限大弹性薄板弯曲的多复变量应力函数的表达式.在内边界上进行复Fourier级数展开,在外边界采用配点法来确定应力函数的未知系数,从而计算有限大弹性薄板的应力场.本文以外边界为矩形,内边界为任意多椭圆孔的有限薄板为例,编制了相应的计算程序,进行了算例分析.结果表明本方法对处理多孔有限大弹性平面问题是简单且行之有效的.     

SH波作用下界面任意形状孔洞附近的动应力集中

采用Green函数和复变函数法求解了平面SH波在界面任意形状孔洞上的散射问题.首先,取含有任意形状凹陷的弹性半空间,在其水平表面上任意一点承受时间谐和的反平面线源荷载作用时的位移场作为Green函数.然后,按契合方式构造出界面任意形状孔洞对SH波的散射模型,利用所得Green函数按界面位移连续条件建立求解问题的定解积分方程组,求解界面孔附近的动应力集中系数.最后,给出了界面上椭圆孔和方孔边缘动应力集中系数的数值结果,并讨论了不同介质参数和孔洞形状对孔附近动应力集中系数的影响.     

由泛复函构造弹性力学平面问题的特解

本文以泛复变函数（简称泛复函）为工具，通过引入双调和数，构造出直角坐标和极坐标下平面应力函数的一系列特解，其中有些是以往文献中尚未出现的。     

含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在弯曲变形时的弹性场

本文将空间轴对称问题的Папковиц-Neuber通解用复变量广义解析函数表示,推导出用复变函数法求解空间轴对称问题的基本公式,并以此为工具求得了含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在轴对称弯曲变形时的完全解.     

浅埋隧道围岩应力场的解析解

隧道围岩应力和变形分析是隧道设计的重要内容。对深埋隧道的研究已取得了很多结果。但对于受地表边界和地面荷载的影响，浅埋隧道围岩分析在数学处理上仍存在一定的困难。一般采用边界元或有限元等数值方法，未见有解析解的报导。本文采用复变函数解法研究地面荷载作用下浅埋圆形隧道围岩的平面弹性问题，该解法利用复变函数保角变换将物理平面上的研究域映射到像平面上的圆环域内。将复势函数进行罗伦级数展开，通过边界条件得到罗伦级数展开式系数的递推公式，并由复势函数确定应力分量和位移分量。最后通过算例给出了围岩应力分布和沉降曲线。所得结果适用于任意分布荷载的情况，具有通用性。     

含两个圆弧裂纹电致伸缩材料的平面问题

针对含有两个圆弧裂纹电致伸缩材料的平面问题,应用复变函数方法首先获得了在电场作用下复势函数的解析解和应力强度因子的精确解.不同于过去的工作,本文不但考虑了裂纹表面的Maxwell应力,同时也考虑了材料外表面的Maxwell应力,从而可讨论材料所处的环境对断裂的影响.然后,通过数值结果分析了裂纹尺寸、裂纹内介质的介电常数...     

SH波入射时垂直半空间中双相介质界面附近圆孔的动力分析

利用复变函数和Green函数法研究了垂直半空间中双相介质界面附近圆孔对SH波的散射与动应力集中问题。该问题的解答采用镜像法,首先构造出含有圆孔的直角平面区域出平面问题的Green函数,然后利用契合技术,并根据界面处位移连续性条件将解答归结为具有弱奇异性的第一类Fredholm积分方程组的求解,结合散射波的衰减特性,直接离散该方程组,把积分方程组转化为线性代数方程组可得到该问题的数值结果。最后,通过算例分析了圆孔的动应力集中情况。结果表明,与全空间中界面附近圆孔对SH波的散射相比,由于垂直半空间自由边界的存在,孔边动应力集中系数明显增大;另外,入射波由硬介质(波速大)进入到软介质(波速小)时,与均匀介质相比,孔边动应力集中更显著,最不利的参数组合,孔边动应力集中系数几乎提高了一倍,入射波由软介质进入到硬介质时,情况相反。     

边界元法在流—固相互作用分析中的应用

本文采用边界元法研究水与粘弹性介质在地震波入射条件下的相互作用问题。首先,采用半空间格林函数建立液体介质区域的边界元方程,然后考虑液—固界面的连续条件,获得水对固体介质的影响矩阵,最后用此影响矩阵修正固体介质的边界元方程。通过对简单问题的计算表明,采用本文方法求解流—固相互作用问题,其计算量与单独求解固体介质的波动问题时相当。     

开孔薄板的弯曲问题

本文利用边界型最小二乘配点法,取极座标下的双调和方程的特解序列作为试函数,对开大孔的薄板弯曲问题进行了计算研究。计算中应用了复变函数保角变换的技术,得到了具有正多边形孔的圆板弯曲问题的近似解。这种方法可推广至其它形状的孔与其它形状的外边界。此外,在计算过程中提出了试函数逐项加权的方法,在一定程度上改善了矩阵病态的情况。     

饱和多孔介质中Lamb问题的Green函数解答

利用作者根据饱和多孔介质动力学方程快、 慢纵波解耦求得的集中力作用下饱和多孔介 质Green函数解答, 通过柱坐标变换, 运用Sommerfeld积分, 再根据自由表面应力为零的特 征, 添加自由表面影响场, 从而求得半无限空间集中力作用下饱和多孔介质动力学问题的解 答. 其结果与Philippacopoulos解答结果一致; 当饱和多孔蜕化为单相时与Lamb的方程一 致. 整个推导过程明了, 物理意义也较为清晰; 方法符合常规解法. 因此, 该方法为简化与 规范饱和多孔介质动力学问题的解答提供了基础; 并且能为一直未解决的半无限空间饱和多 孔介质动力学问题的流相解答(诸如孔隙压、排水量)提供解决途径.     

光弹性分析中主应力分离的新方法

本文利用极坐标形式双调和方程通解得到应力第一不变量函数,结合光弹性实验等差线,用边界配置法求得满足求解对象边界条件的主应力和函数。于是由本文方法得到的主应力和函数和光弹性中的等差线,可求得物体内部各点的主应力值。     

弹性动力学的双互易杂交边界点法

将双互易法同杂交边界点法相结合,提出了求解弹性动力问题的新型数值方法------双互易杂交边界点方法. 该算法在求解弹性动力问题时,将控制方程非齐次项的域内积分转化为边界积分. 该方法将问题的解分为通解和特解两部分,通解使用杂交边界点法求得,特解则使用局部径向基函数插值得到,从而实现了使用静力问题的基本解来求解动力问题. 计算时仅仅需要边界上离散点的信息,无论积分还是插值都不需要网格,域内节点仅用来插值非齐次项,因此该算法仍是一种边界类型的无网格方法. 数值算例表明,该方法后处理简单,计算精度高,适合于求解弹性动力问题.      

弹性薄板弯曲问题的双互易杂交边界点法

基于一种板的修正变分泛函,将杂交边界点法与双互易法结合,用于薄板弯曲问题的分析。该方法将问题的解分为齐次方程的通解和非齐次的特解两部分,特解采用径向基函数插值得到,而通解则使用杂交边界点法求解。在杂交边界点法用于求解通解的列式过程中,边界变量采用移动最小二乘近似,域内变量则采用基本解插值。与有限元法相比,该方法仅需要边界上离散点的信息,无论插值还是积分都不需要网格,域内点仅用来插值非齐次项,因而仍是一种纯边界类型的无网格方法。数值算例表明,本文方法能以很少的计算自由度获得与其它方法同样的计算精度,且具有前后处理简单、收敛速度快等优点,适合于求解工程中各种薄板的弯曲问题。     

含液多孔介质力学问题的边界元方法

提出了一种含液多孔介质力学问题的边界元求解方法.首先将问题分解为一系列含单孔流体夹杂的子问题,然后针对每个子问题建立了流体孔体积变化率与流体压力之问的函数关系,进一步采用边界元方法建立了以各流体孔压力为基本未知量的线性代数方程组,最后根据所求出的各流体孔的压力计算含液多孔介质内各点的位移、变形和应力.为了说明方法的有效...     

颗粒增强复合材料的椭圆形刚性夹杂呈双周期分布模型的反平面问题研究

在遵循复合材料中各夹杂相互影响的重要条件下，构造呈双周期分布且相互影响的椭圆形刚性夹杂模型的复应力函数，采用坐标变换和复变函数的依次保角映射方法，达到满足各个夹杂的边界条件，利用围线积分将求解方程化为线性代数方程，推导出了在无穷远双向均匀剪切，椭圆形刚性夹杂呈双周期分布的界面应力解析表达式，最后的算例分析给出了夹杂的形状对界面应力最大值(应力集中系数)的影响规律，并描绘出了曲线。     

敷设多孔吸声材料声腔特征值分析的径向积分边界元法

由于Helmholtz方程的基本解是频率的函数,因此传统边界元法在处理声场特征值问题时具有天生的缺陷。本文采用Laplace方程基本解生成积分方程,通过径向积分法将在此过程中产生的域积分项转化为边界积分。此方法克服了传统边界元法系数矩阵对频率的依赖,同时克服了特解积分法对特解的依赖,并通过对表面声导纳的多项式逼近,将敷设多孔吸声材料声腔特征值问题转化为矩阵多项式,从而避免了复杂的非线性求解。通过数值算例验证了算法的有效性。