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本文将边界元法应用于离散型结构体,以规则的平面桁架作为计算对象,计算出“连续体”的结点位移(原结构结点位移),反算杆件内力.同有限元结果进行了比较,结果表明,方法可行,精度有保证,效率比有限元高,有工程应用前景 相似文献
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基于多边界切割插值的改进子模型分析方法 总被引:1,自引:0,他引:1
应用传统子模型技术进行结构的有限元分析,可以提高计算精度,得到局部的精确解,但仅适用于切割边界为体单元和壳单元的模型,当有其他类型单元通过切割边界时将产生很大的误差。本文对传统子模型技术及存在的问题进行了系统分析,提出了多边界插值方法和改进多边界插值方法,并应用于深水张力腿平台的整体模型和子模型分析,探讨了传统边界插值方法、多边界插值方法和改进多边界插值方法的计算精度。计算结果表明,相比传统边界插值方法,多边界插值方法具有更高的计算精度,随着内外切割边界距离的增大,误差逐渐减小并趋于稳定;改进多边界插值方法能进一步提高内外切割边界距离较小时的计算精度,可以满足梁单元通过切割边界的情况,拓宽了子模型技术的应用范围。 相似文献
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多尺度复合材料力学研究进展 总被引:12,自引:0,他引:12
多尺度复合材料力学是运用多尺度分析思想研究空间分布非均匀材料力学性能的学科.近年来,多组分、多层级先进材料的蓬勃发展和微纳米实验观测手段的不断进步,有力地推动了该学科的研究.论文围绕非均匀材料力学性能的多尺度分析,首先从微纳米尺度到宏观尺度综述了常用的理论分析方法;接着分别针对非均匀连续介质和离散体系介绍了常用的多尺度计算模拟方法;然后结合本课题组在纳米复合材料、抗冲击吸能材料、随机网络材料和多层级自相似材料等方面的研究工作,举例说明了如何综合运用多种方法对各种复杂材料系统进行多尺度分析;最后,展望了该领域还需进一步发展和完善的若干方向. 相似文献
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介绍了一种不需要内部网格计算非均匀介质问题的边界元算法.该算法是建立在一种能将任何区域积分转换成边界积分的径向积分转换法基础上,首先用对应各向同性问题的基本解来建立以正规化位移表示的非均质问题的积分方程,然后用径向积分转换法将出现在积分方程中的区域积分转换成边界积分,从而形成不需要使用内部网格来计算区域积分的纯边界元算法.与其它无网格法相比,此方法需要很少的内部点,有些问题甚至不需要内部点都能得到满意的结果,因此,可以计算大型的三维非均匀介质工程问题.由于此方法继承了边界元和无网格算法的优点,因而具有广阔的发展前景. 相似文献
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以连续介质力学和弹性波动理论为基础,在Laplace积分变换域内推导了地震波激励下土与结构的多子域边界积分-边界单元方程,采用了一系列特殊的数值积分处理技术;根据随机过程原理以及基于基岩面运动的地震力理论建立了随机地震波数学模型;提出了一种新的Laplace数值反演变换方法,并引入了最小标准误差原理,实现了Laplace反演变换中各控制参数的最优化关联值,使计算精度与计算速度均有较大的改进和提高;编制了相应的计算机程序,并通过几个土-结构的地震响应算例分析,证实了方法和程序的可行性与有效性。 相似文献
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非均质材料动力分析的广义多尺度有限元法 总被引:1,自引:0,他引:1
自然界和工程中的大部分材料都具有多尺度特征,当考察尺度小到一定程度后,都将表现出非均质性.针对非均质材料的动力问题,提出了一种广义多尺度有限元方法,其基本思想是利用静态凝聚法以及罚函数法构造能够反映单元内部材料非均质特性的多尺度位移基函数.与传统扩展多尺度有限元法中的基函数构造方式不同,广义多尺度有限元法的基函数无需通过在子网格域上多次求解椭圆问题得到,而可直接通过矩阵运算获得.其主要步骤如下:利用数值基函数将一个非均质单胞等效为一个宏观单元,进而形成整个结构的等效刚度矩阵,并得到宏观网格的节点位移,最后再次利用数值基函数得到微观尺度上的位移结果.该广义多尺度有限元法是扩展多尺度有限元法的一种新的拓展,可模拟具有更加复杂几何的非均质单胞的力学行为.通过数值算例,模拟了非均质材料的静力问题、广义特征值问题以及瞬态响应问题,计算结果表明:在边界条件一样的情况下,广义多尺度有限元法的计算结果与传统有限元的计算结果保持高度一致.与传统有限元相比,该方法在保证计算精度的同时极大地提高了计算效率.研究结果表明,广义多尺度有限元法能够很好地模拟非均质单胞的力学行为,具有良好的工程应用潜力. 相似文献
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自然单元法计算裂纹与材料边界问题 总被引:1,自引:0,他引:1
提出一种新的非凸边界上自然单元法形函数计算方法,通过边界结点限制点对间的邻点关系,对包括裂纹和材料边界在内的各种类型的非凸边界具有统一的处理原则,所得到的近似函数在边界结点间具有线性插值性. 相似文献
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采用边界元法(BEM )求解实际工程问题时,很大一部分误差来自于离散误差。为此,本文基于Lagrange插值原理,提出了一种三维等参管单元边界元算法,该单元能很好地模拟管状结构的几何外形并对物理量进行高阶插值,大大地消除了离散误差。另外,当在边界元法中使用等参管单元时,提出了一种在等参平面内消除积分奇异性的方法。算例表明,本文算法具有划分网格少,求解精度高的优点。 相似文献
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Some further results of the boundary element method for the Kirchhoff type plate bending problems are given. The direct boundary integral equation-boundary element scheme with higher conforming properties is used for several computation examples. The results of computation show that the numerical scheme seems to be more economical in computer time and with better accuracy in comparison with some previous results. 相似文献
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Based on the direct differentiation of boundary element equations to design variables, an algorithm of the boundary element method which is suitable for the shape sensitivity analysis of serial multi-domain elastic structures is built. By the algorithm, it is not necessary to form and solve the equations for the structure as a whole. Each domain can be solved separately. Two computational examples are presented to demonstrate the accuracy and versatility of the algorithm.This work has been partially supported by National Natural Science Foundation of China 相似文献
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A method of eliminating the singularities involved in boundary element methods for three-dimensional potential problems is presented and the non-singular expressions of integrals on an element on which the singular point is situated are given for linear and quadratic interpolation functions. Numerical examples are compared with analytical solutions to show that the higher-order interpolations have better precision. 相似文献
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基于等几何分析的比例边界有限元方法 总被引:2,自引:0,他引:2
提出了一种具有比例边界有限元的半解析特性和等几何分析的几何特性的新方法。该新方法是在比例边界有限元框架中用NURBS曲线或曲面精确描述域边界几何形状,同时域边界位移场采用描述几何形状的NURBS形函数等参构造。这种新方法具有比例边界有限元固有的径向解析特性和NURBS的高阶连续性的优点。数值算例显示,与传统的比例边界有限元相比,基于等几何分析的比例边界有限元方法提高了域边界单元和域内应力场的连续性,减少了计算自由度。应用此方法可以用较少的计算自由度获得更高连续阶和更高精度的位移、应力和应变场。 相似文献
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In the current paper the boundary integral equations (BIE) for elastic contact problems with friction are derived from the incremental virtual work principle. After introducing contact conditions of adhesion and slip into BIE all variants on boundary are made to discretize by quadratic isoparametric boundary element. In the current paper not only an auto-increment loading law is presented but also the iterative calculation laws for open, slip and adhesion condition are given. The results of numerical examples are satisfactory. 相似文献
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证明了柱体自由扭转的边界积分方程被积函数的散度等于零,将翘曲函数表示为翘曲势函数在边界点的数值计算,避免求解奇异的数值积分。实例计算表明,该表度较高。 相似文献
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An improved version of the regular boundary element method, the artificial boundary node approach, is derived. A simple contact
algorithm is designed and implemented into the direct boundary element, regular boundary element and artificial boundary node
approaches. The exisiting and derived approaches are tested using some case studies. The results of the artificial boundary
node approach are compared with those of the existing boundary element program, the regular element approach, ANSYS and analytical
solution whenever possible. The results show the effectiveness of the artificial boundary node approach for a wider range
of boundary offsets. 相似文献
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利用边界元法求解瞬态弹性动力学问题时,时域基本解函数的分段连续性和奇异性为该问题的求解带来很大的困难。为了解决时域基本解中的奇异性问题,本文依据柯西主值的定义,对经过时间解析积分之后的时域基本解进行奇异值分解,将其分成奇异和正则积分两部分;其中正则部分可通过采用常规高斯积分方法来计算,而奇异部分具有简单的形式,可以利用解析积分计算。经过上述操作之后,就可以达到直接消除时域基本解中奇异积分的目的。和传统方法相比,本文方法并不依赖静力学基本解来消除奇异性,是一种直接求解方法。最后给定两个数值算例来验证本文提出方法的正确性和可行性,结果表明使用本文算法可以解决弹性动力学边界积分方程中的奇异性问题。 相似文献
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Stochastic boundary element method in elasticity 总被引:1,自引:0,他引:1
The stochastic boundary element method is developed to analyze elasticity problems with random material and/or geometrical
parameters and randomly perturbed boundaries. Based on the first-order Taylor series expansion, the boundary integration equations
concerning the mean and deviation of the displacements are derived, respectively. It is found that the randomness of material
parameters is equivalent to a random body force, so the mean and covariance matrices of unknown boundary displacements and
tractions can be obtained. Furthermore, the mean and covariance of displacements and stresses at inner points can also be
obtained. Numerical examples show that the proposed stochastic boundary element method gives satisfactory solutions, as compared
with those obtained by theoretical analysis or other numerical methods.
The project supported by the National Natural Science Foundation of China and the State Education Commission Foundation of
China 相似文献
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Shi‐Jun Liao 《国际流体数值方法杂志》1999,31(3):627-655
In this paper, the basic ideas of the general boundary element method (BEM) proposed by Liao [in Boundary Elements XVII, Computational Mechanics Publications, Southampton, MA, 1995, pp. 67–74; Int. J. Numer. Methods Fluids, 23 , 739–751 (1996), 24 , 863–873 (1997); Comput. Mech., 20 , 397–406 (1997)] and Liao and Chwang [Int. J. Numer. Methods Fluids, 23 , 467–483 (1996)] are further generalized by introducing a non‐zero parameter . Some related mathematical theorems are proposed. This general BEM contains the traditional BEM in logic, but is valid for non‐linear problems, including those whose governing equations and boundary conditions have no linear terms. Furthermore, the general BEM can solve non‐linear differential equations by means of no iterations. This disturbs the absolutely governing place of iterative methodology of the BEM for non‐linear problems. The general BEM can greatly enlarge application areas of the BEM as a kind of numerical technique. Two non‐linear problems are used to illustrate the validity and potential of the further generalized BEM. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献