基于局部移动Kriging无网格方法的层合板自由振动分析

利用基于局部移动Kriging插值无网格法对层合板自由振动进行了数值分析,基于一阶剪切层合理论导出了层合板振动的控制方程和边界条件,进一步得到了自由振动的离散化特征方程。由于Kriging插值函数具有Kronecker delta函数性质,可以直接施加本质边界条件。通过本文给出的方法,对不同边界条件、不同跨厚比、不同材料参数和铺设角度的层合板的振动频率进行了计算,均得到满意结果。最后用该方法对层合板的铺设角度进行优化设计,得到了与已有文献完全一致的优化结果。数值结果充分表明了无网格Kriging方法分析层合板自由振动问题的有效性和高精确度。     

黏性阻尼系统时域响应灵敏度及其一致性研究

时域响应灵敏度分析是时域梯度优化算法的基础. 灵敏度分析通常只涉及对设计变量的微分运算, 但时域响应灵敏度问题还涉及时间域的离散化. 因此, 微分和离散的先后顺序可能对时域响应灵敏度结果产生影响. 针对黏性阻尼系统时域响应灵敏度求解问题, 基于改进精细积分方法, 分别推导了先微分后离散和先离散后微分两种伴随变量方法. 其中, 先微分后离散法首先对由伴随变量构造的增广函数微分, 再利用改进精细积分方法在各离散时间点求解时域响应灵敏度; 而先离散后微分方法则首先在各离散时间点引入残值方程构造增广函数, 再对各增广函数进行微分以求解时域响应灵敏度. 通过数值算例验证了所提出方法的有效性和准确性, 并与传统基于Newmark的方法进行比较. 结果表明, 积分方案、数值离散误差以及离散和微分的先后顺序共同影响灵敏度的一致性误差. 综合考虑精度、效率和一致性问题, 基于改进精细积分的先微分后离散伴随变量法表现更优, 最适合应用于黏性阻尼系统时域梯度优化算法.      

基于Kriging插值无网格法求解轴对称弹性力学问题

基于Kriging插值无网格法,提出了实际应用中复杂轴对称弹性力学问题求解的一条新途径.Kriging插值无网格法是一种新型的无网格法,该方法构造的形函数满足Kronecker delta函数性质,可以直接施加本质边界条件.采用Kriging插值无网格法分析轴对称问题,得到了轴对称问题的无网格离散方程,并编制了相应的计算程序.通过厚壁圆筒的静力学和动力学分析,对所提方法进行了检验.数值算例结果表明,提出的方法对求解轴对称弹性力学问题是行之有效的.     

基于Kriging模型的频响函数有限元模型修正方法

针对使用频响函数进行有限元模型修正的问题,提出了一种基于Kriging模型的修正方法,用于检测结构由损伤引起的在单元刚度特性上的衰减。本文方法可以在不需要推导修正参数与频响函数残差代数关系的前提下,通过少量测点提供的有效数据快速求解;还可以通过控制算法的终止准则来提高对未知区域的探索程度,降低结果收敛到局部解上的可能。使用Kriging模型可以有效地减少原有限元模型的计算次数,保证计算效率的同时,为对结构进行更准确精密的有限元建模提供了便利。     

基于Kriging模型的频响函数有限元模型修正方法

针对使用频响函数进行有限元模型修正的问题,提出了一种基于Kriging模型的修正方法,用于检测结构由损伤引起的在单元刚度特性上的衰减。本文方法可以在不需要推导修正参数与频响函数残差代数关系的前提下,通过少量测点提供的有效数据快速求解;还可以通过控制算法的终止准则来提高对未知区域的探索程度,降低结果收敛到局部解上的可能。使用Kriging模型可以有效地减少原有限元模型的计算次数,保证计算效率的同时,为对结构进行更准确精密的有限元建模提供了便利。     

局部彼得洛夫-伽辽金法分析各向异性板屈曲

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．     

Timoshenko梁谐响应求解新方法探索

在空间域上采用只与结点有关的无网格方法离散,在时间域上采用精细积分方法求 解. 无网格离散过程中,利用伽辽金积分等效弱形式代替微分形式的控制方程,并 用修正变分原理满足位移边界条件,采用移动最小二乘法求解离散的形函数,把形 函数代入等效积分弱形式得到离散的二阶方程;精细积分过程中非齐次项采 用Romberg积分. 同时给出了两种不同边界条件的谐响 应求解的两个数值算例,得到了精确的数值结果.     

固结各向同性弹性薄层与无限长圆柱体的滑动接触问题

基于Papkovich-Neuber势函数研究了受刚性基底固结作用下的弹性薄层的滑动接触问题。通过Fourier变换得出弹性薄层应力、位移表达式的Fourier形式。在边界条件的限定下,利用积分变换手段将平面应变问题的弹性方程转化为第一类奇异积分方程。运用Gauss-Chebyshev积分法将奇异积分方程进行离散,采取Chebyshev多项式零点作为Gauss节点,对边界压应力进行数值求解,最终求得接触压应力函数的量纲为一的量的表达式。数值算例结果表明:摩擦系数为影响最大压应力偏心率的主要因素;层厚对压应力分布的影响显著。     

基于局部Petrov-Galerkin离散方案的无网格法

基于局部Petrov-Galerkin离散方案,选用自然邻近插值构造试函数,用Shepard函数作为权函数,提出了一种无网格方法(MNNPG),这种方法充分发挥了局部Petrov-Galerkin法的优势,并且结合了自然邻近插值的特点,方便引入边界条件,由于以Shepard函数的圆形支集作为积分子域,用分片中点插值来完成区域积分,无需额外背景网格,是一种真正的无网格法。本文将该无网格方法用于求解二维弹性力学边值问题,算例结果很好地吻合了精确解,表明该方法具有良好的数值精度和稳定性。     

弹性静力问题的无网格弱-强形式结合法

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。     

Euler-Lagrange耦合计算的GEL方法

研究了一种Euler-Lagrange耦合数值方法ghost-fluid Euler-Lagrange(GEL)方法,编写了GEL二维计算程序。其中Euler流场计算采用以SCB格式编制的二阶计算程序,Lagrange域计算采用DEFEL二维动力有限元程序。通过一维黎曼问题的计算结果与高精度PPM方法进行的比较,以及二维移动边界cylinder lift-off problem的计算结果与文献的对比,验证了GEL方法和本文程序的正确性。     

Solving the Stress Problem for a Finite Cylinder by the Schwarz Method with Hybrid Approximations

An axisymmetric elastic problem is solved by a heterogeneous numerical scheme of the alternating Schwarz method based on the finite- and boundary-element methods. The Schwarz method and the modified scheme are compared. A relaxation parameter is used to accelerate the iterative process     

A new cross-scaling method to deal with the porous flow problem

The finite volume method (FVM) and the lattice Boltzmann method (LBM) are coupled with each other to construct a new cross-scaling method to deal with the porous flow problem. To check the effectiveness of our developed cross-scaling LBM—FVM, the above mentioned problem is also solved by the well known LBM—LBM. Based on the data checking of the published data and the results of LBM—FVM and LBM—LBM, good agreement is observed.     

Computation of fluid flow with a parallel multigrid solver

A finite volume numerical method for the prediction of fluid flow and heat transfer in simple geometries was parallelized using a domain decomposition approach. The method is implicit, uses a colocated arrangement of variables and is based on the SIMPLE algorithm for pressure-velocity coupling. Discretization is based on second-order central difference approximations. The algebraic equation systems are solved by the ILU method of Stone.¹ To accelerate the convergence, a multigrid technique was used. The efficiency was examined on three different parallel computers for laminar flow in a pipe with an orifice and natural convection in a closed cavity. It is shown that the total efficiency is made up of three major factors: numerical efficiency, parallel efficiency and load-balancing efficiency. The first two factors were thoroughly investigated, and a model for predicting the parallel efficiency on various computers is presented. Test calculations indicate reasonable total efficiency and favourable dependence on grid size and the number of processors.     

弹性力学的复变量无网格流形方法

为克服无网格流形方法配点过多、计算速度慢、容易形成病态方程组等缺点,将复变量移动最小二乘法与无网格流形方法相结合,提出了弹性力学的复变量无网格流形方法。分别采用线性基本与二次基进行计算,并与无网格流形方法相比。研究表明该方法计算量小、精度高。     

滑动最小二乘插值函数配点法

给出了利用滑动最小二乘法构造加权残值法中试函数的方法，对试函数中的基函数以及权函数的选取提出了建议；该试函数适用于任何定解问题，采用配点法求出试函数中的系数，进而可得到定解问题的近似解，利用该试函数对简支板的挠曲，悬臂梁的弯曲，以及中心具有小圆孔的大板的均匀拉伸等三个例子进行了数值计算，并与理论结果进行对比，同时还检验了该法的精度对结点数，配点数，以及结点影响半径的依赖情况，结果表明，该试函数适用于多种边值问题，且精度高，该法简化了选择试函数的过程，尤其适用于工程中的各种数值计算。     

损伤弹性薄板的弯曲

通过损伤弹性薄板的变分方法,推导了损伤弹性薄板弯曲的运动控制方程．选取满足边界条件的挠度函数,采用Ritz法和 Galerkin法,将原问题转化为线性方程组的求解．通过算例分析,得到y=b/2处挠度和损伤随x的变化曲线,结果表明损伤薄板中任一点的位移总是大于无损薄板中的位移．     

Explicit square conserving schemes of Landau-Lifshitz equation with Gilbert component

1　IntroductionandProblemsTotheordinarydifferentialequationsdY dt=A(t,Y)Y ,Y∈Rn,t≥ 0 ,( 1 )A(t,Y)isskewsymmetrymatrix .Fromd(YTY) dt=(Y′) TY YTY′=YT(AT A)Y =0 ,and‖Y( 0 )‖ =a ,aisapositivenumber,wecanget‖Y(t)‖ =a .Totheordinarydifferentialequationsofthesquareconservingproperty ( 1 ) ,classicalnumericalmethods,suchasexplicitRunge_Kuttamethods,multiplestepmethods,cannotpreservethesquareconservingproperty.Theimplicitmiddleschemecanpreservethesquareconservingproperty ,butitis…     

The BEM for solving the nonhomogeneous Helmholtz equation with variable coefficients

Considering the fundamental solution of the Laplace equation as the weight function, we give the iterative format for solving the nonhomogeneous Helmholtz equation with variable coefficients. Furthermore, the iteration method of BEM for solving the equation mentioned above is obtained. The numerical example is given in this paper. Finally, the iteration method of BEM mentioned above is compared with the coupled method of BEM that was presented before then by authors.     

Numerical analysis of convection-diffusion with chemical reaction by combined finite and boundary element methods

A numerical method is presented to analyse a steady convection-diffusion problem with a first-order chemical reaction defined on an infinite region. The present method is based on the combined finite element and boundary element methods. For one- and two-dimensional examples in an infinite region the numerical results by the present method are in excellent agreement with the exact solutions. As a practical application, the simulation of the concentration distribution of the chemical oxygen demand at Kojima Bay is carried out.