内时弹塑性力学边界积分理论和边界元计算(一)

本文根据贝蒂理论,应用拟弹性方法,建立了内时弹塑性力学的适于数值计算的边界积分方程,其中包括空间问题和平面问额。而后根据它们给出了球壳问题的增量解析解计算式。我们在“内时弹塑性力学边界积分理论和边界元计算(二)”中依据(一)所建立的方程给出了几个轴对称问题的全量解析解。从比较结果可知本文建立的方程是有效且有用的。对于难于求得解析解的复杂问题我们将在以后的文章中进行边界元数值计算。     

弹性力学平面问题的无奇异边界积分方程

将弹性力学平面问题归化成无奇异边界积分方程,避免了传统的边界元法中的柯西主值（CPV）积分和Hadamard-Finite-Parts(HFP)积分的计算,建立完整的数值求解体系。     

二维边界元奇异积分和多域缩聚法分析

基于基本解的一种新的表达式，对二维边界元分析中奇异积分的精确求解进行了讨论，从几何方面对基本解的奇异性进行了分析，给出了超参非连续元离散位势和弹性力学问题边界积分方程时奇异积分计算的精确式，从而为判断各种近似方法的优劣和间接方法的精度提供了依据，也为精确地分析了大规模问题提供了一条有效的途径。     

弹性力学问题中一个新的边界积分方程——自然边界积分方程

位移导数边界积分方程一直存在着超奇异积分计算的障碍.该文提出以符号算子δij和εij作用于位移导数边界积分方程,施用一系列变换将边界位移、面力和位移导数转成为新的边界张量,从而得到一个新的边界积分方程——自然边界积分方程.自然边界积分方程的奇异性为强奇性,文中给出了相应的Cauchy主值积分算式.自然边界积分方程与位移边界积分方程联合可直接获取边界应力.几个算例表明了自然边界积分方程的正确性.     

平面问题等价边界积分方程的三次边界轮廓法

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。     

高阶边界元奇异积分的一种通用高效计算方法

针对三维边界元法中曲面单元上的(弱、强、超)奇异积分提出了一种通用高效的计算方法。经极坐标变换,将奇异积分转化为常规积分;采用数值方法计算Cauchy主值积分和Hadamard有限项积分系数;引入保角变换和反曲变换消除因单元畸形或因积分点靠近单元边界而引起的周向积分奇异性。该方法可以统一处理(弱、强、超)奇异积分,并且只需要知道核函数的奇异阶数和少数几个点上的被积函数值,不依赖于积分和函数的具体选取;所需的积分点少,精度高,并且受单元畸形程度影响较小,稳定性好。采用该方法计算了声学和弹性力学中的典型奇异积分,并结合二阶Nystrm方法求解了弹性力学的边界积分方程,验证了方法的高精度和高效性。本文数值积分程序可向作者索取。     

平面弹性力学充要的随机边界元

将平面弹性力学确定性的充分必要的边界积分方程推广到含材料常数随机的不确定问题中去，给出了位移的均值以及偏差的充分必要的边界积分方程。数值计算结果表明，和确定性的积分方程一样，习用的随机边界积分方程在退化尺度附近，无论是均值还是偏差都存在巨大的误差，而充要的随机边界积分方程则始终保持良好的精度     

不同材料契合弹性力学问题的虚边界元最小二乘法

本文针对不同材料契合弹性力学问题,由虚边界元方法出发,建立了引入拉氏乘子的最小二科解法,对该类问题避免了采用Ｈｅｔｅｎｙｉ’ｓ基本解的麻烦和限制。数值结果表明本文算法的有效性和计算精度高。     

用退化变换法消除三维弹塑性裂纹分析边界元模式中的奇异性

本文提出了一套坐标变换关系式,运用于带1/r,1/r~2,1/r~3乃至1/r~4型奇异性的积分运算,并可有效地消去积分核函数的奇异性,显著提高数值积分的精度。所述方法应用于三维弹塑性裂纹分析,对相应边界元表达式中所有奇异面积分(弹性区)和体积分(局部塑佳区)都作了恰当处理,并通过实例计算和有关理论结果进行了比较,表明吻合良好。     

三维弹塑性接触边界元网络并行解法

给出三维弹塑性接触边界元网络并行解法及C语言源程序。借助于网络中的两台微机对宽犀比为200的板带轧制过程进行了数值模拟，与原单机上运行的传统串行计算方法相比，在确保数值精度条件下，缩短计算时间，提高了计算效率。     

二维热弹性力学边界元法中几乎奇异积分的正则化

针对二维热弹性力学边界元法中近边界点的几乎强奇异和超奇异积分,采用一种通用算法,将其实施正则化该方法适用于线性单元,与近边界点邻近的单元上的积分果用正则化积分公式计算,远处单元的积分仍保持常规高斯积分算例证明了该法的有效性和精确性.     

弹性理论几类导数边界积分方程之间的变换关系

导数场边界积分方程通常难以应用，因为存在着超奇异主值积分的计算障碍。弹性理论中有几类不同的位移导数边界积分方程，本文采用算子δij和∈ij(排列张量)作用于这些导数边界积分方程，做一系列变换，原有的超奇异积分被正则化为强奇异积分获解。从而建立了这些位移导数边界积分方程之间的转换关系，它们均可以归结为自然边界积分方程。自然边界积分方程仅存在容易计算的Cauchy主值积分。自然边界积分方程分析可直接获得边界应力和位移导数。     

二维性随机边界元与可靠性分析

本文利用对随机变量求偏导数的方法，推导了二维性随机边界积分方程及其相应的公式，考虑了随机边界条件、材料性能参数随机量以及几何尺寸随机因素等。本文还将所发展的方法用于结构静强度的可靠性分析。算例分析表明，本文数值结果与ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟和理论解相比是十分满意的。     

两种材料契合弹性力学问题的虚边界元-配点法

提出两种材料契合弹性力学问题的虚边界元－配点法.对于材料不同的区域分别采用各自的基本解,这样就避免了一般边界元采用Ｈｅｔｅｎｙｉ’ｓ基本解的局限性和麻烦．编制相应程序,通过实例将计算结果同理论解进行了比较,表明该方法是非常有效的．     

完备型二次边界轮廓法的研究及求解断裂力学Ja,L,M积分

对线弹性平面问题的边界轮廓法，选用完备的二次位移形函数，使求问题的维数降低两维，给出了求解边界位移和面力以及内点应力的求解方法。证明平面弹怀断鲜明力学Ｊａ积分、Ｍ积分、Ｌ积分方程的被积函数的散度均等于零，将它们分别转化为边界点的位移和面力的线性迭加，无需计算数值积分，算例表明，本文方法具有较高的精度。     

三维结构在循环加载条件下弹塑性分区边界元法及其应用

本文发展了一种三维结构在单调和循环加载条件下的弹塑性分析的分区边界元法并完成了相应软件的开发。采用了改进的双面理论模拟循环加载条件下的材料性质,引进了有效的奇异积分数值处理方法和推广的返回向量法(作为双面本构理论的近似积分方法,最后,运用该软件对常用的工程构件——吊钩进行了应力应变分析,并与相应的实验结果作了较为详细的比较分析。     

弹性力学问题的局部边界积分方程方法

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。     

非连续边界元积分的精确表达式及相关问题

以二维位势问题边界元分析为例,给出了利用线性非连续边界元离散边界积分方程时系数矩阵积分计算的精确表达式,通过和利用Gauss积分方法计算系数矩阵所得数值结果的比较表明：配位点选择不同对数值计算结果精度影响的主要原因是积分计算的精度,尤其当配位因子选择较大时,存在的准奇异积分（Nearly Singular Integrals)很难利用常规Gauss积分方法准确求得。     

虚边界元最小二乘配点法

本方法是在虚边界上进行数值积分，在实边界上有限个点处满足给定问题边界条件的一种数值算法。在虚边界上积分是为能寻求到使原问题得到正确解的较好的分布虚体力；在实边界上配点，是依据加权残数法中超额配点，即最小二乘配点法的思想。文中给出了本文方法的基本思想，并给出了壳体的算例。由数值结果表明本文方法的计算精度是令人满意的。