双重点最小二乘配点无网格法

配点类无网格法需要计算近似函数的二阶导数,因而在移动最小二乘(MLS)近似中至少要采用二次基函数。本文利用Voronoi图对双重点移动最小二乘近似法进行了改进,建立了基于Voronoi图的双重点移动最小二乘近似(VDG),并利用加权最小二乘法离散微分方程,导出了双重点最小二乘配点无网格法(MD GLS)。该方法将求解域用节点离散,并以节点为生成点建立Voronoi图,取Voronoi多边形的顶点为辅助点。近似函数及其二阶导数的计算过程可分解为两个步骤:首先用场函数节点值拟合辅助点处近似函数的一阶导数,再以辅助点处近似函数的一阶导数值拟合节点处近似函数的二阶导数。由于在每一步中只需计算MLS形函数及其一阶导数,这种近似方法需要较少的影响点和较小的影响域。同时借助于Voronoi结构的优良几何性质,可以快速地搜索影响点。研究表明,与基于MLS的加权最小二乘无网格法(MWLS)相比,这种方法可以显著提高计算效率,并且在精度和收敛性方面也有所改善。     

加权最小二乘无网格法

在最小二乘法和移动最小二乘近似的基础上提出了加权最小二乘无网格法．该方法除节点外又引入了一些辅助点，控制方程在所有节点和辅助点处的残差用最小二乘法予以消除，边界条件用罚函数法引入．另外对移动最小二乘近似进行了改进，并给出了最小二乘法中泛函的简化格式，因而提高了计算效率．与配点法相比，新方法精度高，稳定性好，并且系数矩阵是对称正定矩阵．与Galerkin法相比，该方法不需要进行高斯积分，因而计算量小．算例表明该方法具有效率高、精度高和稳定性好等优点，并且易于实现．     

矩形加肋板线性弯曲分析的移动最小二乘无网格法

提出了一种求解矩形加肋板线性弯曲问题的移动最小二乘无网格法。将矩形加肋板模拟成平板与肋条组成的复合结构。先基于一阶剪切变形理论,由移动最小二乘近似建立板和肋条的位移场,再利用板与肋条叠合处的位移协调条件,推导肋条与板的节点参数转换方程,最后利用此方程将板与肋条的应变能叠加,推导出整个加肋板的刚度方程。由于本文提出的加肋板无网格模型中不涉及到网格,肋条不必像有限元那样必须沿网格线布置,肋条位置的改变也不会导致板网格的重新划分。文末算例表明由本文方法得到的解与采用实体单元得到的ANSYS有限元解吻合良好,证明了本文方法的准确性。     

瞬态热传导问题的加权最小二乘无网格法

加权最小二乘无网格法是一种基于节点信息的纯无网格法,该方法使用最小二乘法建立系统的变分原理,通过移动最小二乘法构造近似函数,控制方程在节点处的残量使用最小二乘法予以消除,边界条件通过罚函数法引入。本文推导了瞬态热传导问题的加权最小二乘无网格计算格式,编制了相应的计算程序,算例结果表明,该方法具有精度高、前后处理简单的优点,是一种高效的的新型无网格法。     

基于径向基函数的加权最小二乘无网格法

径向基函数插值是一种新型的无网格插值方法,具有形式简单、空间维数无关等优点.这种插值方法具有δ函数的性质,易于满足本质边界条件,且插值函数的导数求解过程比通常的移动最小二乘插值(MLS)简单,精度也较高.另一方面,通过加权最小二乘法离散控制方程不需要积分,具有效率高,精度高等优点.本文试图将两者的优点结合起来,发展一种...     

求解特征值问题的广义最小二乘法

本文研究线性特征值问题Aφ-λBφ=0,其中A、B为线性对称运算子且B正定,提出了能够求得特征近似值,同时求得其上下限的广义最小二乘法,证明了特征值上下限定理,导出了特征值的第一上限、第一下限、第二上限、第二下限。本文方法可以求解微分方程的特征值及微分方程组的特征值、矩阵特征值等问题,后两类问题的两个算例结果精度很高。     

一种求解三维声腔声压分布问题的无网格法

利用传统有限元法求解声压分布问题常常受到污染误差和色散误差的困扰.加权最小二乘无网格法(MWLS)是一种基于移动最小二乘(MLS)近似的无网格方法,求解声腔声压分布问题具有低色散、高精度的特点.然而传统的MLS近似有时容易产生病态矩阵,利用加权正交基函数构建改进的移动最小二乘(IMLS)近似,得到的系统方程为非病态的.论文基于改进的加权最小二乘无网格法(IMWLS)求解三维声腔内部声压分布.计算得到的声压分布和声压频响曲线都与参考值十分吻合,峰值误差和污染误差都比FEM的小,计算成本相比无单元伽辽金法显著降低.计算结果表明IMWLS相比传统的FEM,能在更高的频段内达到高精度,并且相比EFGM能大幅提高计算效率.     

改进的移动最小二乘法

近年来发展的无网格方法大多采用移动员小二乘法来构造试函数，而应用移动最小二乘法形成的方程组有时会是病态的甚至奇异的，从而限制了它的发展和应用。本文采用带权正交函数作为基函数对移动最小二乘法做了改进，避免出现病态方程组，且在计算过程中不需要进行短阵求逆运算，提高了计算速度。之后，借鉴牛顿法、平衡法和摄动法对由移动最小二乘法得到的非线性代数方程组提出了新的求解方法。     

无网格法在弹塑性问题中的应用

在弹塑性问题中引入无网格法,得到了弹塑性无网格法的控制方法;计算了中心裂纹板的塑性区分布以及极限荷载;数值结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于无网格法的弹性地基加肋斜板频率数值解

为了给实际地基工程中的经济效益提供技术指标参考,应用无网格法计算加肋斜板在地基上的自由振动行为,应用移动最小二乘近似MLS和一阶剪切变形原理描述加肋斜板的位移场,分别建立斜板与肋条的势能泛函,使用Winkler弹性地基模型处理加肋板与地基之间的接触势能。通过斜板与肋条的位移协调关系寻找斜板和肋条节点参数转换公式,确立加肋斜板的自由振动控制方程。本文运用了无网格法的优势,即使肋条位置改变也不需重置网格。与有限元解的对比验证了本文方法的有效性和精确性。     

应力高梯度问题的无网格分析

基于移动最小二乘法的无网格计算，采用线性基函数即可得到C^1连续位移场，使得应力，应变场在整个求解域内保持连续；节点之间脱离了单元的约束，对求解域进行离散和加密节点时变得十分灵活，因此适合分析应力高梯度问题。本文简要介绍了无网格方法的基本原理，给出了确定节点影响域大小的方法，应用无网格方法对带有V型缺口的受拉方板J23-10曲柄压力机机身进行了受力分析，得到的应力集中部位的计算结果与实际值更为接近。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

板分析的滑动最小二乘插值函数残值法

利用滑动最小二乘插值数作为加权残值法中试函数，对试函数中的基函数的以及权函数的选取提出了建议；分析了形函数的特性；对试函数拟合原函数的效果进行了分析，进而提出了权函数及相应的影响半径的取值；采用最小二北配点法求解定解问题的近似解；利用该试函数对矩形薄板和L形板的弯曲进行了数值计算，并与理论结果和有限元数值结果进行对比，结果表明，该试函数适用于多种边值问题，且精度高。该法简化了选择试验的过程，尤其适用于工程中的各种数值计算。     

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。     

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.