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配点类无网格法需要计算近似函数的二阶导数,因而在移动最小二乘(MLS)近似中至少要采用二次基函数。本文利用Voronoi图对双重点移动最小二乘近似法进行了改进,建立了基于Voronoi图的双重点移动最小二乘近似(VDG),并利用加权最小二乘法离散微分方程,导出了双重点最小二乘配点无网格法(MD GLS)。该方法将求解域用节点离散,并以节点为生成点建立Voronoi图,取Voronoi多边形的顶点为辅助点。近似函数及其二阶导数的计算过程可分解为两个步骤:首先用场函数节点值拟合辅助点处近似函数的一阶导数,再以辅助点处近似函数的一阶导数值拟合节点处近似函数的二阶导数。由于在每一步中只需计算MLS形函数及其一阶导数,这种近似方法需要较少的影响点和较小的影响域。同时借助于Voronoi结构的优良几何性质,可以快速地搜索影响点。研究表明,与基于MLS的加权最小二乘无网格法(MWLS)相比,这种方法可以显著提高计算效率,并且在精度和收敛性方面也有所改善。 相似文献
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无网格法是求解微分方程定解问题的一种新数值方法.移动最小二乘近似只要求近似函数在各节点处的误差的平方和最小,对近似函数导数的误差没有任何约束.而广义移动最小二乘近似要求近似函数及其导数在所有节点处的误差的平方和最小.为了降低计算工作量,本文构造了要求近似函数在全部节点处和任意阶导数在部分节点处误差的平方和最小的改进广义移动最小二乘近似.数值计算显示本文提供的方法关于函数值和各阶导数值都具有很高的精度. 相似文献
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用无网格局部Petrov-Galerkin法分析非线性地基梁 总被引:2,自引:1,他引:2
利用无网格局部Petrov-Galerkin法求解了非线性地基梁。在Petrov-Galerkin方法中,采用移动最小二乘(MLS)近似函数作为场主量挠度的试函数并取移动最小二乘近似函数中的体验函数作为近似场函数的加权函数,采用罚因子法施加本质边界条件。文末给出了两个计算实例,算例的结果表明,Petrov-galerkin法不仅能成功地分析线性地基梁,而且也适用于解非线性地基梁,在分析非线性地基梁时具有收敛快,稳定性好的优点。 相似文献
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基于改进的移动最小二乘(MLS)二阶导数近似,建立了一种求解弹性静力问题的无网格弱-强形式结合法(MLS-MWS)。该方法采用节点离散求解域,通过MLS构造形函数,将求解域划分为边界域和内部域,并分别使用控制方程的局部弱形式和强形式来建立离散系统方程。对强形式中涉及的近似函数二阶导数计算,提出了一种将其转化为求两次一阶导数的方法,与传统方法相比,该方法计算简单、精度高。MLS-MWS法结合了弱、强形式无网格法的优点,Neumann边界条件容易满足,并且只需在边界区域进行积分。文中应用该方法分析了两个弹性力学平面问题,分析结果表明本文方法具有良好的精度和收敛性。 相似文献
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加权最小二乘无网格法 总被引:29,自引:0,他引:29
在最小二乘法和移动最小二乘近似的基础上提出了加权最小二乘无网格法.该方法除节点外又引入了一些辅助点,控制方程在所有节点和辅助点处的残差用最小二乘法予以消除,边界条件用罚函数法引入.另外对移动最小二乘近似进行了改进,并给出了最小二乘法中泛函的简化格式,因而提高了计算效率.与配点法相比,新方法精度高,稳定性好,并且系数矩阵是对称正定矩阵.与Galerkin法相比,该方法不需要进行高斯积分,因而计算量小.算例表明该方法具有效率高、精度高和稳定性好等优点,并且易于实现. 相似文献
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无网格法的理论及应用 总被引:17,自引:2,他引:15
详细论述了近年来迅速发展的无网格法的理论基础及其在各个领域内的应 用. 无网格法网格依赖性弱, 避免了传统的有限元、边界元等基于网格的数值方法 中可能出现的网格畸变和扭曲, 在一些有限元、边界元等方法难以较好处理的领域体现 出独特的优势. 以加权余量法为主线归纳了已有的30多种无网格法, 各类 无网格法的主要区别在于使用了不同的加权余量法和近似函数. 详尽介绍 了各种无网格近似方案(包括移动最小二乘近似、核近似和重构核近似、单位分 解近似、径向基函数近似、点插值近似、自然邻接点插值近似等)和无网格法 中常用的各类加权余量法(伽辽金格式、配点格式、局部弱形式、加权最小二乘 格式和边界积分格式等), 并讨论了数值积分方法和边界条件的处理等问题. 在 此基础上较系统地总结了无网格法在冲击爆炸、裂纹传播、超大变形、结 构优化、流固耦合、生物力学和微纳米力学等领域的应用, 展示了无网格法相 对于传统数值方法的优势. 相似文献
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有别于有限元法,无网格法采用基于点的近似,可彻底或部分地去除网格(只保留积分所需的背景网格),在保证计算精度同时降低计算难度。无网格伽辽金法(Element Free Galerkin method, EFG)是一种基于移 动最小二乘近似(Moving Least-Squares, MLS)的全局弱式无网格法,广泛应用于计算力学等领域,该方法的一个缺点是:计算过程中产生的系数矩阵含有的非零元数量比有限元法多,即使处理中等规模模型时,也要求计算机有很大的存储空间,并且计算时间长。波前法在有限元法中已有很成熟的应用,但至今没有应用于无网格方法。本文介绍了波前法在无网格伽辽金法中的应用方法,编写了相应的计算程序,并以弹性力学为例做了验算。 相似文献
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改进的移动最小二乘法 总被引:4,自引:2,他引:4
近年来发展的无网格方法大多采用移动员小二乘法来构造试函数,而应用移动最小二乘法形成的方程组有时会是病态的甚至奇异的,从而限制了它的发展和应用。本文采用带权正交函数作为基函数对移动最小二乘法做了改进,避免出现病态方程组,且在计算过程中不需要进行短阵求逆运算,提高了计算速度。之后,借鉴牛顿法、平衡法和摄动法对由移动最小二乘法得到的非线性代数方程组提出了新的求解方法。 相似文献
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无网格局部Petrov-Galerkin方法在弹塑性断裂力学问题中的应用 总被引:2,自引:0,他引:2
采用无网格局部Petroy-Galerkin方法来分析弹塑性断裂力学问题.这种无网格方法采用移动最小二乘法(MLS)来构造近似试函数和采用Heaviside函数作为加权残值法中的权函数,由于近似函数不满足KroneckerDelta条件,因此采用直接插值法来施加本质边界条件.如果不考虑体力,所形成的整体刚度矩阵只包含局部边界积分,而不包含局部域积分和奇异积分.采用增量Newton-Raphson迭代法来求解弹塑性增量形式的局部Petrov-Galerkin方程.数值算例结果表明,该文方法对于弹塑性断裂力学问题的求解是可行的和有效的,并且所得到的结果具有较好的精度. 相似文献
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局部彼得洛夫-伽辽金法分析各向异性板屈曲 总被引:2,自引:2,他引:2
基于Kirchhoff板理论和对挠度函数采用移动最小二乘近似函数进行插值,进一步研究无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)方法在各向异性板稳定问题中的应用.分析中,本质边界条件采用罚因子法施加,离散的特征值方程由板稳定控制方程的局部积分对称弱形式中得到.通过数值算例并与其他方法的结果进行比较,表明MLPG法求解各向异性薄板稳定问题具有收敛性好、精度高等一系列优点. 相似文献
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《International Journal of Solids and Structures》2002,39(6):1557-1573
An algorithm is proposed to solve Biot's consolidation problem using meshless method called a radial point interpolation method (radial PIM). The radial PIM is advantageous over the meshless methods based on moving least-square (MLS) method in implementation of essential boundary condition and over the original PIM with polynomial basis in avoiding singularity when shape functions are constructed. Two variables in Biot's consolidation theory, displacement and excess pore water pressure, are spatially approximated by the same shape functions through the radial PIM technique. Fully implicit integration scheme is proposed in time domain to avoid spurious ripple effect. Some examples with structured and unstructured nodes are studied and compared with closed-form solution or finite element method solutions. 相似文献