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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 188 毫秒
1.
将径向基函数应用到一类轴对称Poisson方程的数值求解中,提出了一种Trefftz有限元计算格式.非0右端项将问题的特解引入Trefftz单元域内场,致使单元刚度方程涉及区域积分.利用径向基函数对特解近似处理,可消除区域积分,从而保持Trefftz有限元法只含边界积分的优势.为获得特解,选取求解域内所有单元的节点和形心作为基本插值点,而在求解域之外构造一个虚拟边界,在其上布置一定数目的虚拟点作为额外插值点.数值算例验证了该方法的有效性和可行性.  相似文献   

2.
Trefftz有限元法(Trefftz finite element method, TFEM)因其独特的优良品质而备受关注.针对正交各向异性轴对称位势问题,提出了一种4节点四边形环状单元.在该单元模型中,首先假设两套独立的位势插值模式:即单元域内场和网线场,然后代入修正变分泛函并利用Gauss散度定理消除区域积分,最后根据驻值原理导得只含边界积分的单元刚度方程.数值算例表明了该单元的准确性、稳定性以及对网格畸变的不敏感性.  相似文献   

3.
插值型无单元Galerkin比例边界法是一种只需在边界上采用插值型无单元Galerkin法离散且无需基本解的半解析方法,能有效求解压电材料的断裂问题.为进一歩提高这种方法的适用性,该文提出了一种用于压电材料断裂分析的插值型无单元Galerkin比例边界法耦合有限元法(finite element method,FEM)的分析方法.裂纹周边一定范围的计算域采用插值型无单元Galerkin比例边界法离散,其余区域采用FEM离散.插值型无单元Galerkin比例边界法方程和FEM方程的耦合可利用界面两侧广义位移的连续条件方便地实现.最后,给出了两个数值算例验证了该文所提方法的有效性.  相似文献   

4.
瞬态热传导的奇异边界法及其MATLAB实现   总被引:3,自引:2,他引:1       下载免费PDF全文
基于动力学问题时间依赖基本解的奇异边界法是一种无网格边界配点法.该方法引入源点强度因子的概念从而避免了基本解的源点奇异性,具有数学简单、编程容易、精度高等优点.将该方法用于瞬态热传导问题的数值模拟,运用MATLAB实现该问题的数值研究,并创建相应的MATLAB工具箱.针对二维和三维瞬态热传导问题,进行了基于反插值技术和经验公式的奇异边界法MATLAB算例实现.针对支撑圆坯低温瞬态温度场的模拟结果表明,瞬态热传导奇异边界法的MATLAB工具箱具有简单、方便、精确可靠的优点.研究成果有助于发展瞬态热传导的奇异边界法,并为瞬态热传导问题的数值分析和仿真提供了一种简单高效的模拟工具.  相似文献   

5.
一种有限元-边界元耦合分域算法   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出了一种有限元-边界元耦合分域算法.该算法将所分析问题的区域分解成有限元和边界元子域,在满足两子域界面上位移和面力协调连续的条件下,通过迭代求解得到问题的解.在迭代求解过程中,引入动态松弛系数,使收敛得以加速.该方法在两子域界面上有限单元结点和边界单元结点的位置相互独立,无需协调一致,对诸如裂纹扩展过程的模拟具有独特的优势.用所提出的耦合算法分析算例,得到的结果与有限元法、边界元法和另一种耦合算法的数值计算结果一致,验证了这种算法的正确性和可行性.  相似文献   

6.
本文将半解析边界元一半解析有限无结合法用于介质与结构的动力相互作用研究:用半解析边界元法分析具有复杂地表面的半无限介质,用半解析有限元法分析具有任意截面形状的柱体结构,利用介质与结构交界面上的位移相容条件和力平衡条件,将介质与结构联系起来。联立京解上述半解析边界元方程和半解析有限元方程,对应每一时间步进,可同时求出介质与结构交界面上的位移、速度、加速度和相互作用力以及地表面的运动情况.与目前广泛研究的边界元—有限元结合法相比,本方法在介质与结构二个个区域各降低了一维空间,因而离散单元数和计算工作量大幅度减少,人工输入数据非常简单.文中还考虑了地下结构的长跨比效应、厚度效应和介质效应.  相似文献   

7.
考虑风-浪耦合场中风和波浪特征参数的相关性,建立了基于有限元法与边界元法联合分析的特大型桥梁风-浪耦合作用运动方程.其中,作用在大型深水基础上的波浪力采用势流理论和边界元法进行计算,并建立有限单元与边界元单元组的映射关系,将边界单元组上的波浪力映射到结构有限单元上;作用在桥梁上的气动力通过有限元法进行计算,包括由脉动风激发的非定常抖振力和由气弹相互作用产生的自激力.在此基础上,基于随机振动分析的高效算法——虚拟激励法,建立了计算桥梁风-浪耦合作用响应的分析方法.最后,针对某跨海超大跨桥梁方案进行研究,结果表明:与风致响应相比,风-浪耦合作用下桥梁深水基础内力显著增大,其中波浪激发的侧向剪力占主导地位,波浪激发的侧向弯矩在海床附近与风致响应基本相当,但在海床以下更大;斜风-波浪耦合作用下的主梁内力响应和深水基础内力响应比正交风-波浪耦合作用下的结果更大.因此,在跨海桥梁设计中,必须考虑风-浪耦合作用效应.  相似文献   

8.
在通常的有限元法中,单元内的插值多项式的阶数固定不变,通过加密剖分网格来提高精度.大单元法则剖分的网格固定不变而通过增加单元内逼近级数的项数来提高精度. 本文提出采用两套变量的办法来构造大单元,即单元内采用一套变量,单元的边界上采用另一套变量,然后用杂交罚函数法把两者联系起来.这种方法能适用于任何椭圆型方程,任意几何形状区域以及任何复杂的边界条件.本文用严密的数学方法证明了:在一般情况下,这种方法的精度比通常的有限元法和文[7]的大单元法高得多.即在达到相同的精度时,本文方法所需要的自由度(即未知数数目)比上述两种方法少得多.  相似文献   

9.
分析了二维问题边界元法3节点二次单元的几何特征,区分和定义了源点相对高阶单元的Ⅰ型和Ⅱ型接近度.针对二维位势问题高阶边界元中奇异积分核,构造出具有相同Ⅱ型几乎奇异性的近似核函数,在几乎奇异积分单元上分离出积分核中主导的奇异函数部分.原积分核扣除其近似核函数后消除几乎奇异性,成为正则积分核函数,并采用常规Gauss数值方法计算该正则积分;对奇异核函数的积分推导出解析公式,从而建立了一种新的边界元法高阶单元几乎奇异积分半解析算法.应用该算法计算了二维薄体结构温度场算例,计算结果表明高阶单元半解析算法能充分发挥边界元法优势,显著提高计算精度.  相似文献   

10.
任意形状凸起地形对平面SH波的散射   总被引:6,自引:1,他引:5  
将具有任意形状的凸起地形对称态SH波散射问题转换为契合问题加以研究,利用求解弹性波动问题的复变函数与保角映射方法,在包括任意形状凸起边界在内的一个区域中,构造一个在凸起边界上应力自由,其他部分位移和应力均为任意的驻波解,然后再将这个驻波解与其余下的区域中的散射波解在两个区域结合面上完成契合过程,由此决定出这两个区域中的驻波和散射波解答,最后对圆弧形和半椭圆形凸起进行了数值计算,并将计算结果与有限元法的数值解进行了比较。  相似文献   

11.
P. Dumstorff  G. Meschke 《PAMM》2003,2(1):226-227
In this paper a finite element model for the analysis of brittle materials in the post cracking regime is presented. The model allows the representation of failure zones several times smaller than the structure itself using relatively coarse finite element meshes. The formulation is based on the partition of unity method. Discontinuous shape functions are used to enrich the continuous approximation of the displacement field where a crack has opened [2]. The magnitude of the displacement jump is determined by extra degrees of freedom at existing nodes. The crack path is completely independent of the structure of the mesh and is continuous across element boundaries. To model inelastic deformations around the crack tip a cohesive crack model is used. A representative numerical example illustrates the performance of the proposed model.  相似文献   

12.
In this article we discuss an application of a Lagrange multiplier based fictitious domain method for the simulation of moving leaflets in an unsteady flow generated by pressure gradients during the systolic phase of the cardiac cycle in three dimensional geometry. The mathematical model includes the Navier–Stokes equations coupled with the Euler–Newton equations describing fluid–structure interaction for the generalized Neumann boundary conditions on upstream and downstream boundaries. The solution method includes the finite element method combined with an operator-splitting scheme, where the fictitious formulation allows the flow calculations to be in a fixed rectangular parallelepiped to predict the dynamic structural positions and flow field during the valve opening and closing phases.  相似文献   

13.
由2个共轭的实调和函数构建1个复解析函数,其复分析在应用数学和力学领域具有重要的作用.提出了一个加权残数方程组,证明了该方程组为2个共轭函数的域内控制方程、边界条件和边界上Cauchy Riemann(柯西-黎曼)条件的近似解,等效为复解析函数的逼近方程.在离散空间中,由该加权残数方程分别推导出2个位势问题的直接边界积分方程和1个表示Cauchy-Riemann条件的有限差分方程,随后解决了弱奇异线性方程组的求解难题,并提出用Cauchy积分公式求内点值的方法,从而建立了一种用于复分析的常单元共轭边界元法.最后,用3个算例证明了所提出方法适用于域内或域外的幂函数、指数函数或对数函数形式的解析函数,而且其误差与2维位势问题是同等量级的.  相似文献   

14.
汽轮机启动过程中,对转子进行应力预测具有重要意义.为满足在线预测国产某350 MW超临界汽轮机转子关键部位应力的需要,提出了一种基于具有外部输入的非线性自回归(NARX)神经网络的应力预测方法.根据转子实际尺寸建立二维轴对称有限元模型,确定了相应的边界条件,并对有限元计算结果进行验证,得到了转子在冷启动工况下的温度场和应力场,确定了转子的危险点.再根据冷启动规则,构建了288个典型启动工况,并对每个启动工况分别进行有限元计算,获取了每个工况下机组运行参数以及转子危险点处应力的时间历程数据,进而建立了神经网络训练样本库,并使用NARX神经网络对危险点处应力进行预测.此基于NARX神经网络的预测方法可以准确预测出汽轮机转子危险点处的应力变化趋势,其预测值与有限元仿真结果吻合良好,可以满足转子应力在线预测的需求.  相似文献   

15.
In topology optimization, the optimized design can be obtained based on spatial discretization of design domain using natural polygonal finite elements to reduce the influence of mesh geometry on topology optimization solutions. However, the natural polygonal finite elements require separate interpolants for each type of elements and involve troublesome domain integrals. In this study, an alternative n-sided polygonal hybrid finite element possessing multiple-node connection is formulated in a unified form to compress the checkerboard patterns caused by numerical instability in topology optimization. Different from the natural polygonal finite elements, the present polygonal hybrid finite elements involve two sets of independent displacement fields. The intra-element displacement field defined inside the element is approximated by the linear combination of the fundamental solution of the problem to achieve the purpose of the local satisfaction of the governing equations of the problem, but not the specific boundary conditions and the inter-element continuity conditions. To overcome such drawback, the inter-element displacement field defined over the entire element boundary is independently approximated by means of the conventional shape function interpolation. As a result, only line integrals along the element boundary are involved in the computation, whose dimension is reduced by one compared to the domain integrals in the natural polygonal finite elements, and more importantly, allowing us to flexibly construct any polygons from Voronoi tessellations in discretizing complex design domains using same fundamental solution kernels. Numerical results obtained indicate that the present n-sided polygonal hybrid finite elements can produce more accurate displacement solutions and smaller mean compliance, compared to the standard finite elements and the natural polygonal finite elements.  相似文献   

16.
The aim of the waveform inversion is to find an optimal model for the distribution of the elastic stiffness such that its response is consistent with the seismic data. In this study, a high-order finite element method is being used to solve the forward problem in the frequency domain and a gradient-based approach is followed to invert the model where an adjoint method eases the computational struggle by reducing the number of the required forward simulations significantly. Perfectly Matched Layers (PML) are implemented in order to absorb waves on the fictitious boundaries of the considered geometry. The model is inverted only over a limited number of frequencies. This reduces the number of the required forward simulations and the nonlinearity of the inverse problem. Every model is unique and has to be investigated before being inverted; appropriate boundary conditions, placement of the source and receiver locations, and an initial model close to the real model are crucial points to be considered separately and carefully. Applications to the reconnaissance problem in a tunnel environment are shown. (© 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)  相似文献   

17.
混凝土断裂力学虚拟裂缝模型的半解析有限元法   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用平面扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,以解析的方法推导出基于混凝土断裂力学中虚拟裂缝模型的平面裂纹解析元列式.将该解析元与有限元相结合,构成半解析的有限元法,可求解任意几何形状和荷载混凝土平面裂纹的虚拟裂缝模型计算问题.数值计算结果表明方法对该类问题的求解是十分有效的,并有较高的精度.  相似文献   

18.
The consideration of electromagnetic field sources in potential formulations necessitates the definition of source fields. Such source fields are first defined for both volume and boundary constraints in static electromagnetic models. Then, automatic procedures are proposed to conveniently and efficiently characterize discrete source fields, with regard to their use in finite element formulations, their supports, their direct expression requiring no pre-computation, and their associated constraints. Two application examples are proposed to illustrate the approach.  相似文献   

19.
为分析边界条件不确定性对方腔内自然对流换热的影响,发展了一种求解随机边界条件下自然对流换热不确定性传播的Monte-Carlo随机有限元方法.通过对输入参数场随机边界条件进行Karhunen-Loeve展开及基于Latin(拉丁)抽样法生成边界条件随机样本,数值计算了不同边界条件随机样本下方腔内自然对流换热流场与温度场,并用采样统计方法计算了随机输出场的平均值与标准偏差.根据计算框架编写了求解随机边界条件下方腔内自然对流换热不确定性的MATLAB随机有限元程序,分析了随机边界条件相关长度与方差对自然对流不确定性的影响.结果表明:平均温度场及流场与确定性温度场及流场分布基本相同;随机边界条件下Nu数概率分布基本呈现正态分布,平均Nu数随着相关长度和方差增加而增大;方差对自然对流换热的影响强于相关长度的影响.  相似文献   

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