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相似文献
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1.
A variant of the boundary element method, called the boundary contour method (BCM), offers a further reduction in dimensionality. Consequently, boundary contour analysis of two-dimensional problems does not require any numerical integration at all. In another development, a boundary contour implementation of a regularized hypersingular boundary integral equation (HBIE) using quadratic elements and end-node collocation was proposed and the technique is termed the hypersingular boundary contour method (HBCM). As reported in that work, the approach requires highly refined meshes in order to numerically enforce the stress continuity across boundary contour elements. This continuity requirement is very crucial since the regularized HBIE is only valid at collocation points where the stress tensor is continuous, while the computed stress at the endpoints of a boundary contour element, which is a non-conforming element, is generally not. This paper presents a new implementation of the HBCM for which the regularized HBIE is collocated at the mid-node of a boundary contour element. As the computed stress tensor is continuous at these mid-nodes, there is no need for unusually refined meshes. Some numerical tests herein show that, for the same mesh density, the HBCM using mid-node collocation has a comparable accuracy as the BCM.  相似文献   

2.
基于弹性材料的动态基本方程,结合广义Betti-Rayleigh互易等式与时域下的边界积分方程,推导得到时域下的超奇异积分方程组。引入Laplace域下的动态基本解,将经过主部分析的积分核函数分解为静态和动态部分,其中动态积分核不具有奇异性。在裂纹前沿附近单元,采用与理论分析一致的平方根位移模型。结合Lubich时间卷积实现拉氏变换,采用配置点法计算超奇异积分,获得问题的数值解。并针对椭圆裂纹算例编写Fortran程序,得到冲击荷载作用下张开型裂纹的动态应力强度因子变化规律,数值结果稳定且收敛速度快。  相似文献   

3.
弹性力学中一种新的边界轮廓法   总被引:3,自引:0,他引:3  
利用基本解的特性,将面力积分方程化成仅含有Cauchy主值积分的形式,基于这种边界积分方程,提出了一种新的边界轮廓法,对于三维问题,该方法只须计算沿边界单元界线的线积分,对二维问题,则只需计算边界单元两点的热函数之差,无须进行数值积分计算,实例计算说明该方法是有效的。  相似文献   

4.
Summary A variant of the boundary element method, called the boundary contour method, offers a further reduction in dimensionality. Consequently, boundary contour analysis of 2-D problems does not require any numerical integration at all. In a boundary contour analysis, boundary stresses can be accurately computed using the approach proposed in Ref. [1]. However, due to singularity, this approach can be used only to calculate boundary stresses at points that do not lie at an end of a boundary element. Herein, it is shown that a technique based on the displacement/velocity shape functions can overcome this drawback. Further, the approach is much simpler to apply, requires less computational effort, and provides competitive accuracy. Numerical solutions and convergence study for some well-known problems in linear elasticity and Stokes flow are presented to show the effectiveness of the proposed approach. This research was supported in part by the 2004 Ralph E. Powe Junior Faculty Enhancement Award from Oak Ridge Associated Universities and by the University of South Alabama Research Council.  相似文献   

5.
压电材料三维问题的虚边界元——最小二乘配点法   总被引:1,自引:0,他引:1  
从压电材料三维问题的基本方程出发,利用已有的压电材料三维问题的基本解以及弹性力学虚边界元方法的基本思想和线性叠加原理,提出了压电材料三维问题的虚边界元——最小二乘配点解法。虚边界元解法继承了传统边界元方法的优点,并且有效避免了传统边界元方法中可能遇到的边界积分奇异性问题。最后,文章给出了压电材料三维问题的几个数值算例,并且与解析解做了比较,结果表明本文的方法具有较高的精度,是解决该问题一个十分有效的数值求解方法。  相似文献   

6.
讨论了不可导通情况下三维横观各向刚性压电材料中受拉伸和电载荷作用的平片裂纹Ⅰ型断裂力学问题.使用自限部分概念,从二维线性压电理论出发,严格得到了一组以裂纹面位移间断和电势间断为未知变量的超奇异积分方程组;应用二维超奇异积分的主部分析法,从理论上分析得到了裂纹前沿应力和电势奇性指数以及应力和电位移奇性场,从而找到了以裂纹面位移间断和电势间断表示的应力和电位移强度因子、能量释放率表达式;为所得到的超奇异积分方程组建立了数值法,并用此计算了若干典型的平片裂纹问题,数值结果令人满意.  相似文献   

7.
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   

8.
弹性力学问题的局部边界积分方程方法   总被引:21,自引:0,他引:21  
龙述尧  许敬晓 《力学学报》2000,32(5):566-578
提出了弹性力学平面问题的局部边界积分方程方法。这种方法是一种无网格方法,它采用移动最小二乘近似试函数,且只包含中心在所考虑节点的局部边界上的边界积分。它易于施加本质边界条件。所得系统矩阵是一个带状稀疏矩阵。它组合了伽辽金有限元法、整体边界元法和无单元伽辽金法的优点。该方法可以容易推广到求解非线性问题以及非均匀介质的力学问题。计算了两个弹性力学平面问题的例子,给出了位移和能量的索波列夫模,所得计算结果证明:该方法是一种具有收敛快、精度高、简便有效的通用方法。  相似文献   

9.
Using the Somigliana formula and the concepts of finite-part integral, a set of hypersingular integral equations to solve the arbitrary fiat crack in three-dimensional elasticity is derived and its numerical method is then proposed by combining the finitepart integral method with boundary element method. In order to verify the method, several numerical examples are carried out. The results of the displacement discontinuities of the crack surface and the stress intensity factors at the crack front are in good agrernent with the' theoretical solutions.  相似文献   

10.
This study documents the first attempt to apply the singular boundary method (SBM), a novel boundary only collocation method, to two-dimensional (2D) elasticity problems. Unlike the method of fundamental solutions (MFS), the source points coincide with the collocation points on the physical boundary by using an inverse interpolation technique to regularize the singularity of the fundamental solution of the equation governing the problems of interest. Three benchmark elasticity problems are tested to demonstrate the feasibility and accuracy of the proposed method through detailed comparisons with the MFS, boundary element method (BEM), and finite element method (FEM).  相似文献   

11.
平面问题等价边界积分方程的三次边界轮廓法   总被引:1,自引:0,他引:1  
周慎杰  曹志远 《力学季刊》1999,20(2):166-172
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。  相似文献   

12.
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.  相似文献   

13.
三维有限体平片裂纹的超奇异积分方程与边界元法   总被引:1,自引:2,他引:1  
秦太验  陈卫江 《力学学报》1997,29(4):481-485
利用Somigliana公式及有限部积分的概念,导出了含任意平片裂纹三维有限体问题的超奇异积分方程组,并联合使用有限部积分与边界元法,建立了数值求解方法.在裂纹前沿附近单元,采用与理论分析一致的平方根位移模型,以提高数值结果的精度.最后计算了若干典型例子的应力强度因子.  相似文献   

14.
压电材料平面问题的虚边界元-等额配点解法   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用压电材料平面问题的基本解和弹性力学虚边界元方法的基本思想,提出了压电材料平面问题的虚边界元-等额配点解法。该解法继承了传统边界元方法的优点,而避免了传统边界元方法遇到的边界积分奇异性问题。最后给出了压电材料平面问题的一些具体算例,并与解析解作了比较。结果表明本文的方法有很高的精度,是该问题一个十分有效的数值求解方法。  相似文献   

15.
薄体位势问题边界元法中的解析积分算法   总被引:1,自引:0,他引:1  
薄体结构的数值分析是边界元法的难点问题之一。该文导出了一种完全解析积分算法,用这种算法计算了薄体平面位势问题边界元法中出现的几乎弱奇异、强奇异和超奇异积分。当边界离散为一系列线性单元,边界积分方程离散计算的积分可归纳为三种形式。对薄体问题,源点与积分单元距离通常相距很近,这些积分产生显著几乎奇异性,直接采用常规高斯积分不能有效计算。为此该文导出了这些几乎奇异积分的全解析计算公式。按源点与单元的距离是否为零,公式分两种情况。新算法采用全解析积分公式处理几乎奇异积分,首先精确计算出薄体问题边界未知位势和法向位势梯度,然后再进一步计算了域内点的物理参量。算例表明该文算法可处理狭长比为1.E-08的薄体问题,显示了边界元法分析薄体问题具有独特的优势。  相似文献   

16.
IntroductionAsanimportantnumericalmethod ,BoundaryElementMethod (BEM)hasbeenappliedinmanyareas[1].However,theBEMhasthedifficultiesofcalculatingsingularintegralsatnodesonboundaryoratinteriorpointsveryclosetotheboundary .TheaccuracyoftheBEMdependsontheprecisionofthecalculatedvaluesofthesingularintegrals,toagreatdegree.Manyresearchersdevotethemselvestothetreatmentofthesingularintegrals[2~3],whicharereviewedindetailbyRef.[4] .Ageneralregularizationalgorithmofevaluatingthephysicalquantitiesa…  相似文献   

17.
弹性薄板弯曲问题的边界轮廓法   总被引:4,自引:0,他引:4  
导出了弹性薄板弯曲问题边界积分方程的另一种形式,基于这种方程,提出了平板弯曲问题的边界轮廓法,讨论了三次边界单元边界轮廓法的计算列式,并给出了计算内力的边界轮廓法方程。该法无需进行数值积分计算,完全避免了角点问题和奇异积分计算。给出的算例,与解析解相比较,证实该方法的有效性。  相似文献   

18.
秦义校  程玉民 《力学学报》2009,41(6):898-905
将重构核粒子法和势问题的边界积分方程方法结合,提出了势问题的重构核粒子边界无单元法. 推导了势问题的重构核粒子边界无单元法的公式,研究其数值积分方案,建立了重构核粒子边界无单元法的离散化边界积分方程,并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位势的积分公式. 重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性,且能再现多项式在插值点的精确值,所以该方法具有更高的精度. 最后给出了数值算例,验证了所提方法的有效性和正确性. }   相似文献   

19.
The boundary element method based on a boundary integral equation has been very successful in computational mechanics. Atluri et al. [4] recently developed a new meshless method using the local boundary integral equations. It eliminates the tedious step of mesh generation and thus greatly simplifies the numerical computation process. This paper shows the equivalence between the local boundary integral equation and the mean value theorem in the theory of elasticity. In addition, it gives new proofs for the mean value theorem of elasticity and its converse based on the concept of a companion solution. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.  相似文献   

20.
边界面法分析三维实体线弹性问题   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文利用以边界积分方程为理论基础的边界面法分析三维实体的线弹性问题。在该方法中,边界积分和场变量插值都是在实体边界曲面的参数空间里进行。积分点的几何数据,如坐标、雅可比、外法向量都是直接由曲面算得,而不是通过单元插值近似,从而避免了几何误差。另外,该方法的实现是直接基于CAD模型中的边界表征数据结构,可以做到与CAD系统无缝集成。在分析中,避免对结构作几何上的简化,结构的所有局部细节都按照实际形状尺寸作为三维实体处理。应用实例表明,本文方法可以简单有效地模拟具有细小特征的复杂结构,可以直接基于三维弹性理论求解薄型壳体结构,可以获得比有限元法更精确的计算结果。  相似文献   

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