三维双调和方程的解

<正> 求解弹性力学的空间问题,可归结为构造各种三维双调和函数.构造二维双调和函数已有许多结果.更精采的就是平面问题的复变函数方法.用任意两个解析函数将二维双调和函数表示出来.依照二维方法,本文用复变函数求解三维双调和方程,从而给出该方程的解.     

简支圆板的非轴对称热弯曲

由于热弹性耦合问题的复杂性, 能得到解析解的主要是轴对称问题和比较简单的问题.利用Green函数, 根据双调和方程边值问题的边界积分公式和自然边界积分方程.在简支板的非轴对称问题的基础上,利用傅立叶级数及卷积的几个公式,求得了非轴对称变温边界条件下圆板的弯曲解,有较好的收敛速度和计算精度,计算过程相对简单.算例表明了方法的有效性.     

R-函数理论及准Green函数方法在正交各向异性板振动问题中的应用

首次将R-函数理论及准Green函数方法应用于求解固支正交各向异性薄板的自由振动问题。首先引入参数变换,将正交各向异性薄板的自由振动微分方程转化为双调和算子的边值问题,并应用R-函数理论,以解析函数形式描述复杂边界形状;利用问题的基本解和边界方程构造了一个准Green函数,该函数满足了问题的齐次边界条件;通过R-函数理论构造适当的边界方程,消除了积分方程核的奇异性;再采用Green公式将其化为第二类Fredholm积分方程。数值算例表明:该方法减少了理论计算量,精度较高。本文还证明了其优越性和正确性,是一种新型的数学方法。     

悬臂半无限大板弯曲的边界积分公式

根据双调和方程边值问题的边界积分公式,求得了一般载荷作用下悬臂半无限大板的弯曲解,在此基础上求解了不同边界条件下几种半无限大板的弯曲问题.其解式收敛速度快、计算精度高,计算过程相对简单,并与相应有限元解进行了对比分析.     

平面弹性问题的另一种通解形式

本文得到了平面问题以双调和混合函数表示的新的通解形式.用该函数可以同时表示出应力和位移分量,克服了用Airy 应力函数不易表示位移分量的缺点.     

弹性力学平面问题的应力函数的选择

弹性力学平面问题的应力解法,归之为求解满足边界条件的双调和方程.要从纯数学上来求出双调和方程的通解是很困难的,也是不必要的.所以弹性力学中不得不采用逆解法和半逆解法,来试凑出一个满足边界条件和双调和方程的解.但是,要从众多的函数中,选择一个既满足边界条件,又满足双调和方程的应力函数,谈何容易,这常使一些初学者感到束手无策.如果我们从边界上的已知应力分布规律出发,就很容易找到所需的应力函数了.例如,在直角坐标解法中,双调和方程为     

弹性力学平面问题的应力函数的选择

弹性力学平面问题的应力解法,归之为求解满足边界条件的双调和方程.要从纯数学上来求出双调和方程的通解是很困难的,也是不必要的.所以弹性力学中不得不采用逆解法和半逆解法,来试凑出一个满足边界条件和双调和方程的解.但是,要从众多的函数中,选择一个既满足边界条件,又满足双调和方程的应力函数,谈何容易,这常使一些初学者感到束手无策.如果我们从边界上的已知应力分布规律出发,就很容易找到所需的应力函数了.例如,在直角坐标解法中,双调和方程为...     

构造极坐标中Airy应力函数的观察法

通过引入Airy应力函数，平面问题可以归结为在给定的边界条件下求解一个双调和方程．因此对双调和函数性质的研究将有利于平面问题的求解．首先给出一个有关双调和函数的引理，并分别从复变和微分两种角度提供该引理的证明．借助这个引理，提出了一种构造极坐标中Airy应力函数的观察法．最后，举例说明了该观察法在几个经典平面问题中的应用．这些例子说明，利用本的观察法可以将某些平面问题应力函数构造的过程简单化。     

用面力边界积分方程求解断裂力学J积分

证明面力边界积分方程被积函数的散度等于零，应用Stokes公式，对平面线弹性问题，将面力边界积分的求解转化为边界点的位移势函数的点值计算。应用边界积分方程的求解结果，推导出J积分亦可表示为边界点的积分势函数的点值计算，无需进行数值积分，实例计算说明该方法的有效性。     

最小二乘边界配点法解二维问题探讨

1.引言薄板弯曲问题和弹性力学平面问题的边界配点法,通常都是选用双调和方程的各类特解序列来构造试函数。在弹性力学教本中出现过的三类特解序列都可用来构造试函数。文献[2]以多项式级数为试函数,使用混合法分析过薄板强度。文[3]在边界配点法中使用了两种试函数——多项式级数和双曲三角函数。文[4]提出了一种产生双调和多项式的方法。文[5,6]使用的是双曲三角函数。文[7]综合了极坐标系中各种     

狭长矩形截面梁选择应力函数的简单方法

<正> 1.引言用应力函数求解弹性力学平面问题,关键在于如何选取应力函数,常用逆解法或半逆解法选取应力函数,有时进行量纲分析和应力函数在边界上的力学意义确定应力函数,或以泛复函为工具,引入双调和     

平面问题等价边界积分方程的三次边界轮廓法

基于弹性力学平面问题等的边界积分方程,给出了三次单元的边界轮廓法。根据平面问题解的复变函数表示,构造了三次形函数。给出了对于混合边值问题求解系统方程确定的边界轮廓方程配置和三次单元界轮廓法的实施。     

多边形厚板弯曲的边界元法分析

本文对多边形厚板弯曲问题,提出了一种新的简单的边界元解法。从胡海昌方程出发,导出了厚板挠度所满足的边界积分方程,使较复杂的厚板弯曲问题转化为求解一双调和方程和泊松方程,同时对边界上的奇异积分进行了处理,给出了数值算例。计算结果表明,此法无论对厚板还是薄板弯曲都是有效的。     

自由面重力流的积分方程迭代解法

本文利用的奇异积分方程理论,将自由面重力流化为解析函数的Riemann-Hilbert边值问题,推出积分方程。提出以固壁边界和自由面流线长度为自变量,边界势函数为未知函数的迭代求解思想,避开了曲壁边界流速方向为未知函数的困难。提出了一种适用于直线和曲线边界自由面重力流的新的数值方法。在流量已知的条件下,证明了该方法的收敛性、稳定性。并给出了一个误差估计式。     

简支梯形底扁球壳弯曲问题的准格林函数方法

以简支梯形底扁球壳的弯曲问题为例,详细阐明了准格林函数方法的思想.即利用问题的基本解和边界方程构造一个准格林函数,这个函数满足了问题的齐次边界条件,采用格林公式将简支扁球壳弯曲问题的控制微分方程化为两个互相耦合的第二类Fredholm积分方程.边界方程有多种选择,在选定一种边界方程的基础上,可以通过建立一个新的边界方程...     

三维边界元法高阶元几乎奇异积分半解析法

分析了三维边界元法高阶曲面单元几何特征,定义接近度来表征源点与积分单元的接近程度.利用源点在积分单元上的垂足点建立局部极坐标系,构造与几乎奇异积分核函数具有相同奇异性的近似函数.从奇异积分核函数中扣除其近似函数,分离出积分核中主导的奇异函数部分,将奇异积分分解为规则核函数和奇异核函数两项积分.规则核函数积分应用常规Gauss数值积分计算,奇异核函数积分在局部极坐标系ρθ下分离积分变量ρ和θ,对ρ积分建立解析计算列式,对θ积分应用常规Gauss数值积分计算,从而对三维位势问题高阶边界单元几乎强奇异和几乎超奇异积分建立一种新的半解析算法.给出了若干温度场算例,采用边界元法高阶单元几乎奇异积分半解析法计算了近边界内点位势和位势梯度,并与线性单元正则化算法计算结果对比,结果证明提出的半解析法计算几乎奇异面积分和薄壁结构更加高效.     

一种新型的求解扭转问题的边界元方法

证明了柱体自由扭转的边界积分方程被积函数的散度等于零,将翘曲函数表示为翘曲势函数在边界点的数值计算,避免求解奇异的数值积分。实例计算表明,该表度较高。     

A NEW SEMI-ANALYTIC ALGORITHM OF NEARLY SINGULAR INTEGRALS IN HIGH ORDER BOUNDARY ELEMENT ANALYSIS OF 2D ELASTICITY

针对边界元法中高阶单元中几乎奇异积分计算难题，解剖了二维边界元法高阶单元的几何特征，定义源点相对高阶单元的接近度。将高阶单元上奇异积分核函数用近似奇异函数逼近，从而分离出积分核中主导的奇异函数部分，其奇异积分核分解为规则核函 数和奇异核函数两项积分之和。规则核函数用常规高斯数值积分，再对奇异核函数积分导出解析公式，从而建立了一种新的半解析法，用于高阶边界单元上几乎强奇异和超奇异积分计算。给出3个算例，采用边界元法高阶单元的半解析法计算了弹性力学薄体结构和近边界点位移/应力，并与线性边界元正则化算法结果作了比较，结果表明提出的二次元的半解析算法更加有效。特别是分析薄体结构，采用正则化算法的线性边界元分析比有限元有显著优势，而用提出的二次边界元半解析算法分析比其线性元的有效接近度又减小了4个量级。     

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。     

三维问题边界元法中几乎奇异积分的正则化算法

当源点靠近边界单元时,边界积分方程通常存在几乎奇异积分的计算难题.基于三角形单元,将源点到单元的距离与单元特征长度比值定义为接近度,用于度量边界单元中积分奇异性的程度.将单元上的面积分在局部的极坐标系ρθ下表示,利用一些初等函数的积分公式,获得对变量ρ作单层积分的解析表达式.几乎强奇异和超奇异面积分被转化为沿单元围道上一系列线积分,而Gauss数值积分能够有效计算这些线积分.应用该算法分析三维弹性薄壁结构获得了成功.