求解含缺陷一维周期结构动力响应的高效算法

基于周期结构的动力特性和群理论,建立了一种高效求解含缺陷一维周期结构动力响应的数值方法。在求解结构动力响应时,高效求解结构对应的线性代数方程组最为关键。采用凝聚技术,可减小结构对应线性代数方程组的规模。基于周期结构动力系统中线性代数方程组的特性,通过一个小规模含缺陷结构和一维周期结构的响应分析,可得到含缺陷一维周期结构的动力响应。同理,一维周期结构的动力响应可通过一系列小规模结构的响应分析得到,且小规模结构的动力响应可基于群理论高效求解。数值算例表明,本文算法有较高的求解效率。     

基于动力系统特性和群理论的一维周期结构瞬态响应的高效算法

基于凝聚技术、周期结构的动力特性和群理论,提出了一种求解一维周期结构瞬态响应的高效数值算法.高效求解线性方程是动力响应求解过程中的关键问题.基于结构的周期特性和凝聚技术,减小结构对应线性方程的规模.利用周期结构动力系统中线性方程的特性,证明了在给定时间步长内,作用在某个单胞的外力只会对临近的有限个单胞产生影响.基于这个性质,一维周期结构动力响应的求解可转换为一系列小规模子结构的响应分析.进一步地,将小规模子结构的动力响应转化为循环周期结构的响应分析,而循环周期结构对应的线性方程可基于群理论高效求解.数值算例表明,该算法计算效率高且节省存储要求.     

平面粘弹性问题的辛求解方法

将弹性力学辛对偶求解方法与Laplace变换相结合,提出了一个求解粘弹性平面问题的新方法。首先利用Laplace变换,将粘弹性平面问题转化为一个准弹性问题,在辛弹性力学的框架下,利用分离变量和辛本征展开法对其进行求解,然后由逆变换得到原问题的解。为证明方法的有效性,求解分析了矩形域平面粘弹性圣维南问题,得到了令人满意的结果。     

模拟相变问题的精细积分边界元法

将精细积分边界元法和界面追踪法相结合求解相变问题。因为边界元法只需要将待求解空间域的边界离散,方便连续追踪移动界面位置和重构网格,所以边界元法适合应用于移动边界问题的模拟。首先,利用精细积分边界元法在固相区域和液相区域分别求解相应的瞬态热传导控制方程,从而求得温度场和边界热流密度。然后,根据固-液相变界面上的能量平衡方程,利用热流密度求得相变界面的移动速度,再采用界面追踪法预测移动相变界面的位置变化。最后,给出了几个数值算例,并通过与参考解的对比验证本文方法的准确性。     

Analytical solutions to edge effect of composite laminates based on symplectic dual system

In the symplectic space composed of the original variables, displacements, and their dual variables, stresses, the symplectic solution for the composite laminates based on the Pipes-Pagano model is established in this paper. In contrast to the traditional technique using only one kind of variables, the symplectic dual variables include displacement components as well as stress components. Therefore, the compatibility conditions of displacement and stress at interfaces can be formulated simultaneously. After being introduced into the symplectic dual system, the uniform schemes, such as the separation of variables and symplectic eigenfunction expansion method, can be implemented conveniently to analyze composite laminate problems. An analytical solution for the free edge effect of composite laminates is obtained, showing the effectiveness of the symplectic dual method in analyzing composite laminates.     

基于辛对偶体系的层合板自由边缘效应的分析解

在原变量——位移和其对偶变量——应力组成的辛几何空间,建立了Pipes-Pagano模型的复合材料层合板问题的辛对偶求解体系.与传统的单类变量不同,辛对偶变量有利于同时描述层间位移连续性条件和应力平衡条件.进入辛对偶体系以后,就可以应用辛对偶体系的统一解析求解方法,如分离变量和辛本征展开的方法对层合板问题进行解析分析和求解.对层合板自由边缘效应的分析求解,验证了辛对偶体系的方法对层合板问题的分析求解是十分有效的.     

电磁弹性固体三维问题的虚边界元-等额配点法

依据弹性力学虚边界元法的基本思想和电磁弹性固体的基本解,提出了电磁弹性固体三维问题的虚边界元-等额配点法.该方法继承传统边界元法优点的同时,有效地避免了传统边界元法的边界积分奇异性的问题.算例表明该方法有很高的精度,是求解电磁弹性固体三维问题的一个有效的数值方法.     

A NEW QUADRILATERAL THIN PLATE ELEMENT BASED ON THE MEMBRANE-PLATE SIMILARITY THEORY

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｃ1ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇＫｉｒｃｈｈｏｆｆｐｌａｔｅｂｅｎｄｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ,ｍａｎｙａｐｐｒｏａｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ .Ｉｎｔｈｅｓｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓ,ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｃ1ｉｓｒｅｌｅａｓｅｄｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎ…     

圆柱型正交各向异性弹性楔的佯谬解

圆柱型正交各向异性弹性楔体顶端受有集中力偶的经典解，当顶角满足一定关系时，其应力成为无穷大，这是个佯谬．该文在哈密顿体系下将该问题进行重新求解，即利用极坐标各向异性弹性力学哈密顿体系．在原变量和其对偶变量组成的辛几何空间求解特殊本征值的约当型本征解，从而直接给出该佯谬问题的解析解．结果再次表明经典力学中的弹性楔佯谬解对应的是哈密顿体系下辛几何的约当型解．     

空间各向异性弹性问题的八节点理性单元

常规单元的插值函数通常仅考虑单元的几何形状与节点位置,而忽略了反映物理问题关键特性的物性参数,从而降低了其数值分析的效果。相反,理性有限元法是取问题微分控制方程的多项式基本解作为单元内的插值函数,其所形成的刚度阵与问题的物性参数紧密相关,因此它避免了常规有限元法对物理问题和数学问题的割裂,可显著提高数值分析的稳定性和精度。本文利用空间各向异性问题的基本解,构造出满足分片实验要求的八节点理性块体单元。数值算例表明,本文给出的理性单元不仅具有较高的求解精度,而且具有良好的数值稳定性,尤其是对较为畸形的单元反应不敏感。