声学时域边界元法的时间卷积计算方法研究

核函数中保留Dirac函数的原型,形成关于时间的卷积积分,是声学时域边界元法中一种稳定、有效的时间数值积分计算方法 (CQ-BEM)。然而,传统CQ-BEM中卷积积分系数的获取有计算量大、耗时长,且对不同单元需要重新计算的问题,极大地降低了CQ-BEM法计算时域声场的效率。针对传统CQ-BEM积分系数计算效率低的问题,本文利用多项式展开定理给出了待求函数泰勒系数的解析表达与数值计算方法,建立了不同单元间待求系数的转换理论,可以在一次循环迭代内完成不同单元的积分系数的计算,大幅降低了计算量,提高了CQ-BEM方法的声场计算效率。脉动球源数值算例结果表明,在相同要求下,本文方法计算时间较传统方法减少50%以上,相对误差小5个数量级以上,且计算时间随单元数的增长率仅为传统方法的2.34%。因此,本文提出的系数计算方法能够有效提高CQ-BEM方法的时域声场计算效率,拓展了CQ-BEM在大型机电设备时域声场模拟的计算规模。     

有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用*

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。本文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。     

具有自由边的复合材料层合板的解析解

从三维弹性力学基本方程出发,通过假设自由边的边界位移函数,建立了正交异性层合板的状态方程,给出了对边自由,对边简支矩形板的解析解.此解满足层合板的基本方程和层间连续条件.用本文的方法比较容易处理层合板的自由边.算例表明,数值结果具有较高的精度.     

八节点等参元滑动接触算法的改进

分析认为采用八节点等参元计算滑动接触问题时,往往存在较大的接触应力计算误差的主要原因在于这种单元具有两种不同的节点。为此,本文提出了双模拟接触边界法,即分别采用两种不同的节点,形成两个模拟接触边界,并限制“从接触边界”上的节点只能和“主接触边界”上其同类节点形成的模拟接触边界形成接触关系,从而有效的减小了采用八节点等参元计算滑动接触问题时的误差。     

关于边界元方法中柯西主值积分的探讨

本文对边界元方法中的各类积分根据其奇异性作分类，并对主值积分的收敛条件、变量替换等进行了讨论，又给出了变替换附加项显式。文中提供的主值积分配项消奇术在边界元方法中是有普遍意义的。     

INTERFACIAL CRACK ANALYSIS IN THREE-DIMENSIONAL TRANSVERSELY ISOTROPIC BI-MATERIALS BY BOUNDARY INTEGRAL EQUATION METHOD

The integral-differential equations for three-dimensional planar interfacial cracks of arbitrary shape in transversely isotropic bimaterials were derived by virtue of the Somigliana identity and the fundamental solutions, in which the displacement discontinuities across the crack faces are the unknowns to be determined. The interface is parallel to both the planes of isotropy. The singular behaviors of displacement and stress near the crack border were analyzed and the stress singularity indexes were obtained by integral equation method. The stress intensity factors were expressed in terms of the displacement discontinuities. In the non-oscillatory case, the hyper-singular boundary integral-differential equations were reduced to hyper-singular boundary integral equations similar to those of homogeneously isotropic materials.     

虚边界元法的应用及其求解方法

由弹性力学问题的虚边界元方法出发，给出若干算例，对基在接触，塑性，蠕变等非线性问题中的应用，做了进一步探讨，提出了相应的求解方案。     

变深度螺旋槽止推轴承的边界元法计算

本文以分析变深度螺旋槽止推轴承为例介绍了边界元法在润滑力学研究领域中的应用,以及相应的边界条件的处理方法,同时还讨论了轴承的尺寸参数对其性能参数的影响。     

复杂载荷三维裂纹分析双重边界元法

提出可用于高温、高转速状态下的热动力机械三维含裂构件热弹性分析方法——双重边界元法.首先建立了考虑温度及离心载荷的双重边界积分方程组,并对边界积分方程组的选取及适用范围进行了讨论。然后提出角非快调元模型离散技术。接着提出超奇异积分方程分析去除奇异性方法及数值积分技术.数值算例表明计算结果与有关权函数解十分吻合,说明了用双重边界元法计算复杂载荷条件下三维应力强度因子的有效性.还讨论了有关热应力强度因子权函数解的适用范围.     

溅射MOS_2膜和PTFE膜在边界润滑条件下的摩擦学性能之研究

本文对溅射二硫化钼(MoS_2)膜和聚四氟乙烯(PTFE)膜在边界润滑条件下的摩擦学性能进行了研究。结果表明,与未镀膜的轴承钢相比,这两种固体润滑膜都具有较好的抗粘着性和减摩性,以及对硬质颗粒良好的嵌入性,但在同样的负荷条件下,PTFE膜的磨损比MoS_2膜的轻微。