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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 15 毫秒
1.
A new method based on a modified line-spring model is developed forevaluating the natural frequencies of vibration of a cracked beam.This model inconjunction with the Euler-Bernoulli beam theory,modal analysis and linear elasticfracture mechanics is applied to obtain an approximate characteristic equation of acracked hinged-hinged beam.By solving this equation the natural frequencies aredetermined for different crack lengths in different positions.The results show goodagreement with the solutions through finite element analysis.The present method maybe extended to analyze other cracked complicated structures with various boundaryconditions.  相似文献   

2.
本文采用基于杂交应力元和线弹簧模型相结合的方法,计算表面裂纹平板的应力强度因子。结果表明,本文解和三维有限元解吻合很好,与基于位移元和线弹簧模型相结合的解相比,具有更高的精度和较宽的适用范围。  相似文献   

3.
边界元法计算近边界点参量的一个通用算法   总被引:13,自引:2,他引:11  
针对边界元法存在近力界点参量计算的困难,给出了一个通用性方法,将近边界点到边界单元的距离参数通过分部积分变换到积分式之外,从而计算出二维问题近边界点参量的几乎强奇异和超奇异积分,由此,对任何近边界点参量,提出了整套计算方案,算例证明了本法的有效性。  相似文献   

4.
柴国钟  洪起超 《力学学报》1999,31(4):498-503
鉴于用通常的数值方法分析三维蠕变裂纹问题的困难,提出了一个三维表面裂纹蠕变断裂力学参量分析的蠕变线弹簧模型方法,并在非稳态蠕变条件下的位移、裂纹尖端J积分和C积分的工程估算公式及弹塑性线弹簧模型的基础上,建立了蠕变线弹簧模型方法的有关基本方程.具体分析计算了受均匀拉伸表面裂纹平板的J积分和C积分,并与三维有限元解进行了比较,其结果吻合良好.研究结果为进一步研究三维表面裂纹的蠕变扩展及寿命预报提供了基础.  相似文献   

5.
梯度材料中矩形裂纹的对偶边界元方法分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
肖洪天  岳中琦 《力学学报》2008,40(6):840-848
采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹. 该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量. 位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上. 发展了边界积分方程中不同类型奇异积分的数值方法. 借助层状材料基本解,采用分层方法逼近梯度材料夹层沿厚度方向力学参数的变化. 与均匀介质中矩形裂纹的数值解对比,建议方法可以获得高精度的计算结果. 最后,分析了梯度材料中均匀张应力作用下矩形裂纹的应力强度因子,讨论了梯度材料非均匀参数、夹层厚度和裂纹与夹层之间相对位置对应力强度因子的影响.   相似文献   

6.
双轴载荷作用下源于椭圆孔的分支裂纹的一种边界元分析   总被引:2,自引:1,他引:1  
利用一种边界元方法来研究双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹.该边界元方法由Crouch与Starfied建立的常位移不连续单元和笔者提出的裂尖位移不连续单元构成.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界,文中算例说明本数值方法对计算平面弹性裂纹的应力强度因子是非常有效的。该文对双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹的数值结果进一步证实本数值方法对计算复杂裂纹的应力强度因子的有效性,同时该数值结果可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响。  相似文献   

7.
利用边界元法求解瞬态弹性动力学问题时,时域基本解函数的分段连续性和奇异性为该问题的求解带来很大的困难。为了解决时域基本解中的奇异性问题,本文依据柯西主值的定义,对经过时间解析积分之后的时域基本解进行奇异值分解,将其分成奇异和正则积分两部分;其中正则部分可通过采用常规高斯积分方法来计算,而奇异部分具有简单的形式,可以利用解析积分计算。经过上述操作之后,就可以达到直接消除时域基本解中奇异积分的目的。和传统方法相比,本文方法并不依赖静力学基本解来消除奇异性,是一种直接求解方法。最后给定两个数值算例来验证本文提出方法的正确性和可行性,结果表明使用本文算法可以解决弹性动力学边界积分方程中的奇异性问题。  相似文献   

8.
用光力学和有限元法确定钢壳的动态响应   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文提出了壳体在冲击载荷作用下三维位移分布的光力学方法的实验解和有限元数值解。采用一种新型的电磁脉冲加载装置,实现了对试件施加重复性很好的冲击载荷,利用测得的力一时间关系曲线作为外力边界条件,用逐步积分法对壳体在冲击载荷下的动态响应作了分析。光力学方法的实验解和有限元数值解吻合较好。  相似文献   

9.
本文利用边界元方法,通过krichhoff变换将描述叶栅流动的控制方程转换成线性方程。并将广义k-J条件与边界积分方程联立求解,避免了非线性项和叶片出气角的迭代计算。完成了一种快速求解任意迥转面叶栅流场的计算程序,实用表明与其它数值方法及实验结果符合较好,具有快带、简明、实用的特点。  相似文献   

10.
双材料应力分析中的镜像点方法   总被引:4,自引:0,他引:4  
许金泉 《力学学报》2004,36(1):106-111
提出一种分析各类双材料中任一点受集中力作用问题的方法.通过将结合界面或其自由表面看作镜面,将应力函数或位移函数设定成固定于受载点及其镜像点上的局部坐标系下的形式,利用界面连续条件和Dirichlet的单值性原理,所有应力函数或位移函数就可由无限体中集中力的解或半无限体表面集中力的解的应力函数求得.这种方法不仅可适用于单一界面的情况,也可使用于多个界面并存的情况,并且也可适用于具有自由表面的结合材料.这一方法可应用于各类结合材料、涂层薄膜材料、板材等.  相似文献   

11.
黏弹性人工边界单元是目前常用的处理半无限空间波动问题的数值模拟方法,可有效吸收计算区域内产生的外行波动.黏弹性人工边界单元具有与内部介质不同的质量密度、刚度和阻尼,受其影响,对整体模型进行显式时域逐步积分时,在边界区域易发生失稳现象,影响整体系统显式积分的计算效率. 针对该问题目前尚无行之有效的解决方法.本文针对二维黏弹性人工边界单元,建立可代表整体系统典型特征的侧边子系统和角点子系统,利用传递矩阵谱半径分析方法,基于传统中心差分格式,推导得到局部子系统稳定性条件的解析解.在此基础上通过研究解析解中各物理参数对稳定性条件的影响,给出通过增加人工边界单元的质量密度,以改善采用黏弹性人工边界单元时显式算法稳定性的方法.均匀和成层半空间波动问题算例分析表明,将内部单元质量密度设置为人工边界单元质量密度的上限,可以在保证黏弹性人工边界计算精度的前提下,有效改善整体系统显式时域逐步积分的数值稳定性,大幅提高计算效率.  相似文献   

12.
Introduction Withthedevelopmentofmodernindustry,compositesareincreasinglybeingappliedto agreatnumberofimportantstructures.Todeterminethemacroscopicaleffective characteristicsofcompositesisanessentialprobleminmanyengineeringapplications.The macroscopicalef…  相似文献   

13.
讨论了贮腔类三维自由液面动力学问题的数值研究,将任意的拉格朗日-欧拉运动学描述关系引入到系统的控制方程中,采用任意的拉格朗日-欧拉描述跟踪自由液面,推导了自由面上结点的法向矢量计算公式。采用Galerkin余量法推导了Navier-Stokes方程的空间离散有限元方程,采用三维自由液面上微分几何理论推导了表面张力计算公式。数值研究中考虑了接触角效应,最后进行了三维数值算例分析。  相似文献   

14.
利用固定网格法分析三维非稳定渗流问题时,将要面对两项积分难题:以自由面及单元表面为边界的空间积分及以自由面为边界的曲面积分。针对常用的任意8结点6平面三维普通单元,提出采用坐标变换及等参变换技术求取空间积分项的精确数值解;至于曲面积分项,建议改用单元非饱和区部分表面作为积分边界,经过坐标变换及等参变换处理积分边界后,利用高斯数值积分可求出曲面积分项的精确数值解。通过一个普通单元及一项均质半无限边界堤坝的实例分析,表明此方法的精确性和稳定性良好。  相似文献   

15.
This paper presents analytical Green’s function solutions for an isotropic elastic half-space subject to anti-plane shear deformation. The boundary of the half-space is modeled as a material surface, for which the Gurtin–Murdoch theory for surface elasticity is employed. By using Fourier cosine transform, analytical solutions for a point force applied both in the interior or on the boundary of the half-space are derived in terms of two particular integrals. Through simple numerical examples, it is shown that the surface elasticity has an important influence on the elastic field in the half-space. The present Green’s functions can be used in boundary element method analysis of more complicated problems.  相似文献   

16.
A new numerical method has been developed for the analysis of unsteady free surface flow problems. The problem under consideration is formulated mathematically as a two-dimensional non-linear initial boundary value problem with unknown quantities of a velocity potential and a free surface profile. The basic equations are discretized spacewise with a boundary element method and timewise with a truncated forward-time Taylor series. The key feature of the present paper lies in the method used to compute the time derivatives of the unknown quantities in the Taylor series. The use of the Taylor series expansion has enabled us to employ a variable time-stepping method. The size of time increment is determined at each time step so that the remainders of the truncated Taylor series should be equal to a given small error limit. Such a variable time-stepping technique has made a great contribution to numerically stable computations. A wave-making problem in a two-dimensional rectangular water tank has been analysed. The computational accuracy has been verified by comparing the present numerical results with available experimental data. Good agreement is obtained.  相似文献   

17.
孙立国  江守燕  杜成斌 《力学学报》2022,54(10):2825-2834
为提高数值计算的精度, 断裂力学问题的数值模拟需要在裂纹扩展的局部区域采用较密的网格, 而远离裂纹扩展的区域可采用较疏的网格, 且对于裂纹扩展问题的数值模拟, 大多数数值方法又存在局部网格重剖分的问题. 论文提出了一种基于图像四叉树的改进型比例边界有限元法用于模拟裂纹扩展问题, 该方法可根据结构域几何外边界的图像全自动进行四叉树网格剖分, 无需任何人工干预, 网格剖分效率极高, 由于比例边界有限元法本身的优势, 四叉树网格的悬挂节点可以直接地视为新的节点, 无需任何特殊处理. 通过引入虚节点的思想, 将裂纹与四叉树单元边界交叉点作为虚节点, 虚节点的自由度作为附加自由度处理, 并采用水平集函数表征材料内部的裂纹面, 含不连续裂纹面的子域可通过节点水平集函数识别, 使得裂纹扩展时无需进行网格重剖分, 界面的几何特征通过比例边界有限元子域的附加自由度表征. 最后, 通过若干算例验证了该方法的性能, 建议的改进型比例边界有限元法在求解复合型应力强度因子和模拟材料内部裂纹扩展路径时均具有较高的精度.   相似文献   

18.
A method to deal with an open boundary condition in the analysis of water surface waves, the tide, etc. by means of the finite element method is proposed in this paper. The present method has two important features relating to the treatment of the open boundary condition. The first feature is to consider the non-reflective virtual boundary condition which has been developed in the numerical wave analysis method. The incident wave conditions without spurious reflected waves can be imposed at the open boundary. The second feature is to identify the amplitude of the components of incident waves in terms of observed water elevations in the field of standing waves. This can be done as a parameter identification based on an optimization problem by applying the conjugate gradient method. The applicability of this method to wave propagation problems is verified by several numerical computations.  相似文献   

19.
20.
The successful implementation of a finite element model for computing shallow water flow requires: (1) continuity and momentum equations to describe the physics of the flow, (2) boundary conditions, (3) a discrete surface water region, and (4) an algebraic form of the shallow water equations and boundary conditions. Although steps (1), (2), and (4) may be documented and can be duplicated by multiple scientific investigators, the actual spatial discretization of the domain, i.e. unstructured mesh generation, is not a reproducible process at present. This inability to automatically produce variably-graded meshes that are reliable and efficient hinders fast application of the finite element method to surface water regions. In this paper we present a reproducible approach for generating unstructured, triangular meshes, which combines a hierarchical technique with a localized truncation error analysis as a means to incorporate flow variables and their derivatives. The result is a process that lays the groundwork for the automatic production of finite element meshes that can be used to model shallow water flow accurately and efficiently. The methodology described herein can also be transferred to other modeling applications.  相似文献   

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