影响无网格方法求解精度的因素分析

基于移动最小二乘法的无网格方法的计算精度除受到节点的分布密度和基底函数的阶次影响外，还受到其它因素的影响，其中权函数的选取、权函数影响域的大小及位移边界条件的引入对计算精度影响较大。本文分析了几种常用权函数在数值计算时的特点，包括计算精度、收敛情况、计算效率等，同时分析了影响域大小及边界条件的引入对计算精度的影响。通过分析给出了确定权函数及其影响域大小的方法。当受约束的自由度较多时，通过配点法引入位移边界条件会引起计算结果的振荡，通过施加稳定项可以消除振荡现象，通过对带孔方板的受力分析证明了其可行性。应用以上结论对J23—10曲柄压力机机身进行了受力分析，应力集中部位的计算结果得到了较高的精度。     

无网格伽辽金法求解平面偶应力问题

提出采用无网格伽辽金法(EFGM)求解偶应力问题,以避免有限元求解中因C¹连续要求可能引起的不便。推导了基于二次基和移动最小二乘技术的EFGM计算公式,通过计算受轴向均匀拉伸的带中心小孔无限大板和细长杆的偶应力问题,对所提方法进行了数值验证,与解析解相比结果令人满意,此外还讨论了节点密度和权函数对计算结果的影响。数值结果表明,所提算法可有效地求解平面偶应力问题。     

结构振动分析中的无网格方法

无网格法采用移动最小二乘法构造位移函数，采用罚方法满足本征边界条件，对弹性体的振动问题进行了分析。首先，对权函数中的参数进行了讨论并优化，给出了参数最优值的确定方法；在此基础上对不同边界条件下梁和板的模态进行了分析；最后计算了受突加荷载作用的简支梁以及具有初位移的筒支方板的动力响应。计算结果表明该方法在动力问题的分析中有较高的精度。     

无网格方法的研究进展与展望

目前正在发展的无网格方法采用基于点的近似,可以彻底或部分地消除网格,因此在处理不连续和大变形问题时可以完全抛开网格重构。无网格方法是目前科学和工程计算方法研究的热点,也是科学和工程计算发展的趋势。本文首先简单地阐述了无网格方法,然后详细叙述了目前提出的各种无网格方法的研究进展,最后对目前无网格方法存在的问题进行了探讨,提出了今后的研究方向。     

二维Euler方程无网格算法的精度分析

在几种典型的点云布点方案中,分析了文献[3]中的无网格算法的计算精度。分析指出影响无网格算法计算精度的主要因素是点云中点的分布是否平衡;增加点云中节点的数目或者采用高阶曲面拟合都不能提高精度;这里的理论分析为无网格算法的布点提供了重要参考。     

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。     

局部正交无网格伽辽金法的研究及其在含多裂纹多孔结构中的应用

通过对无网格法中正交基函数的研究,提出局部正交无网格伽辽金法,局部正交基函数保持原正交基函数的性质,但其导数具有了通式,简洁明了,易于编程实现,计算效率高,并将其应用到求解含多裂纹多孔均匀拉伸板的应力强度因子中,计算结果与用正交无网格伽辽金法和有限元法得到的结果进行比较,证明了局部正交无网格伽辽金法的可行性和正确性。     

一种新的数值方法——无网格伽辽金法（EFGM）

无网格伽辽金法（ＥＦＧＭ）是近几年发展起来的与有限元相似的一种数值算法,它采用移动的最小二乘法构造形函数,从能量泛函的弱变分形式中得到控制方程,并用拉氏乘子满足本征边界条件,从而得到偏微分方程的数值解中得到该法只需节点信息,不需将节点连成单元,此外,还有精度高,后处理方便等优点,本文介绍其基本原理及实现过程,并用算例表明,该法具有一定的发展前景。     

无网格方法求解稳定渗流问题

使用无单元伽辽金(EFG)方法求解圆形油藏中心井和矩形油藏裂缝井两种稳定渗流模型。在中心井模型计算过程中，观察到采用对数等分布置节点是最有效的；计算结果与理论解和有限元解相比较，表明无网格方法是一种比有限元更为精确的方法。裂缝井模型通过在初始节点基础之上加密节点，获得了比较好的结果，并且给出了等压力曲线图。     

带源参数的二维热传导反问题的无网格方法

利用无网格有限点法求解带源参数的二维热传导反问题,推导了相应的离散方程. 与 其它基于网格的方法相比,有限点法采用移动最小二乘法构造形函数,只需要节点信息,不 需要划分网格,用配点法离散控制方程,可以直接施加边界条件,不需要在区域内部求积分. 用有限点法求解二维热传导反问题具有数值实现简单、计算量小、可以任意布置节点等优点. 最后通过算例验证了该方法的有效性.     

改进广义移动最小二乘近似的无网格法

无网格法是求解微分方程定解问题的一种新数值方法.移动最小二乘近似只要求近似函数在各节点处的误差的平方和最小,对近似函数导数的误差没有任何约束.而广义移动最小二乘近似要求近似函数及其导数在所有节点处的误差的平方和最小.为了降低计算工作量,本文构造了要求近似函数在全部节点处和任意阶导数在部分节点处误差的平方和最小的改进广义移动最小二乘近似.数值计算显示本文提供的方法关于函数值和各阶导数值都具有很高的精度.     

用无网格局部Petrov-Galerkin法分析非线性地基梁

利用无网格局部Petrov-Galerkin法求解了非线性地基梁。在Petrov-Galerkin方法中，采用移动最小二乘（MLS）近似函数作为场主量挠度的试函数并取移动最小二乘近似函数中的体验函数作为近似场函数的加权函数，采用罚因子法施加本质边界条件。文末给出了两个计算实例，算例的结果表明，Petrov-galerkin法不仅能成功地分析线性地基梁，而且也适用于解非线性地基梁，在分析非线性地基梁时具有收敛快，稳定性好的优点。     

MESHLESS ANALYSIS FOR THREE-DIMENSIONAL ELASTICITY WITH SINGULAR HYBRID BOUNDARY NODE METHOD

The singular hybrid boundary node method (SHBNM) is proposed for solving three-dimensional problems in linear elasticity. The SHBNM represents a coupling between the hybrid displacement variational formulations and moving least squares (MLS) approximation. The main idea is to reduce the dimensionality of the former and keep the meshless advantage of the later. The rigid movement method was employed to solve the hyper-singular integrations. The 'boundary layer effect', which is the main drawback of the original Hybrid BNM, was overcome by an adaptive integration scheme. The source points of the fundamental solution were arranged directly on the boundary. Thus the uncertain scale factor taken in the regular hybrid boundary node method (RHBNM) can be avoided. Numerical examples for some 3D elastic problems were given to show the characteristics. The computation results obtained by the present method are in excellent agreement with the analytical solution. The parameters that influence the performance of this method were studied through the numerical examples.     

Meshless Galerkin analysis of Stokes slip flow with boundary integral equations

This paper presents a novel meshless Galerkin scheme for modeling incompressible slip Stokes flows in 2D. The boundary value problem is reformulated as boundary integral equations of the first kind which is then converted into an equivalent variational problem with constraint. We introduce a Lagrangian multiplier to incorporate the constraint and apply the moving least‐squares approximations to generate trial and test functions. In this boundary‐type meshless method, boundary conditions can be implemented exactly and system matrices are symmetric. Unlike the domain‐type method, this Galerkin scheme requires only a nodal structure on the bounding surface of a body for approximation of boundary unknowns. The convergence and abstract error estimates of this new approach are given. Numerical examples are also presented to show the efficiency of the method. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of 2-D thin structures by the meshless regular hybrid boundary node method

Thin structures are generally solved by the Finite Element Method (FEM), using plate or shell finite elements which have many limitations in applications, such as numerical locking, edge effects, length scaling and the envergence problem. Recently, by proposing a new approach to treating the nearly-singular integrals, Liu et al. developed a BEM to successfully solve thin structures with the thickness-to-length ratios in the micro- or nano-scales. On the other hand, the meshless Regular Hybrid Boundary Node Method (RHBNM), which is proposed by the current authors and based on a modified functional and the Moving Least-Square (MLS) approximation, has very promising applications for engineering problems owing to its meshless nature and dimension-reduction advantage, and not involving any singular or nearly-singular integrals. Test examples show that the RHBNM can also be applied readily to thin structures with high accuracy without any modification.     

带源参数热传导问题的基于滑动Kriging插值的MLPG法

利用基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)法来求解带源参数的二维热传导问题,推导了相应的离散方程。由于滑动Kriging插值法构造的形函数满足Kronecker Delta特性,因此可以直接施加本质边界条件。在离散过程中采用Heaviside分段函数作为局部弱形式的权函数,时间域则通过向后差分法进行离散,这一处理过程中刚度矩阵只涉及到边界积分,而没有涉及到区域积分。最后通过算例验证了本方法的有效性。     

壳结构的无网格局部Petrov-Galerkin方法

无网格近似函数具有高度光滑性,能够很好的逼近曲壳表面及其位移场。无网格局部Petrov-Galerkin方法不论插值还是离散都不需要单元,是一种真正的无网格方法。本文基于无网格局部Petrov-Galerkin方法的基本原理,采用移动最小二乘插值,利用控制微分方程弱形式,建立了Mindlin壳结构的无网格局部Petrov-Galerkin分析方法,用屋顶壳、受夹圆柱壳、几何非线性圆柱壳作为计算实例分析了求解精度、收敛性和稳定性,并与精确解和有限元计算结果进行了对比,表明该方法计算精度高及收敛性好。     

基于无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)法求解任意磁场方向下的定常MHD流动

磁流体流动在现代工业和科研中有着广泛的应用,但磁流体的流动受到磁场的影响,与一般流体区别较大,需要对其进行深入的研究。磁流体的流动受到流体力学流动方程和麦克斯韦方程的共同影响,其精确解在有限条件下才能得到,因此对磁流体的流动进行数值模拟具有重要的意义。本文采用移动最小二乘法计算形函数,利用无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)法得到控制方程的离散形式,在管壁为任意电导率及任意方向外加磁场的条件下,对方形直管道中定常流动的磁流体进行了数值计算。MLPG法的计算是基于节点的,不需要任何网格或单元,是一种真正的无网格方法。计算结果与Scheriff精确解进行了比较,表明该方法适用于中等以下哈特曼数的磁流体流动计算。