单侧摩擦接触约束夹杂物与平面波的动力相互作用--时域边界元分析

应用时域边界元法研究了瞬态平面波对单侧摩擦约束夹杂物的散射问题.假设界面摩擦遵守库仑定理.当入射波足够强时界面会出现局部分离和滑移.由于边界上的区域(分离区、滑移区和粘着区)是未知的,所以该问题实际上是个复杂的边界非线性问题.为了确定未知区域,该文发展了一种有效的迭代技术.作为算例,计算了一个无限域中圆柱埋置夹杂物对瞬态平面波的散射问题.     

单侧摩擦约束夹杂物的瞬态弹性波散射的时域边界元分析--反平面情况

应用时域边界元法研究了瞬态SH波对单侧摩擦约束夹杂物的散射问题.假设摩擦遵守库仑定理,当入射SH波足够强时界面会出现局部滑移.发展了一种有效的迭代技术以确定边界上的未知区域(滑移和粘着区).算例计算了无限域中圆柱埋置夹杂物对瞬态SH波的散射问题.     

弹性波与单侧界裂纹相互作用问题的边界元法

措助边界元法设计了一种迭代修正方法来求解单侧界面裂纹模型与弹性波的相互作用问题,作为对算法的检验,用这种方法我们具体地分析了平面简谐弹性波对一个则界面裂纹的入射,给出了裂纹面的接触形态及应力场。     

平面波输入下海水-海床-结构动力相互作用分析

海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境, 该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下, 进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析. 首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型. 然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征. 与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制: 一方面,非线性导致饱和海床模量减小, 饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加, 导致反应增大; 另一方面,非线性导致阻尼加大, 使海床反应减小. 对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用.      

有阻尼体系的时域边界元法

针对时域边界元方法的特点，提出了一种新的阻尼模型（称为比例时耗阻尼），并成功地应用于时域边界元方法中．这是在时域边界元方法中首次考虑阻尼这一影响结构动力响应的重要因素，为时域边界元在实际工程中的应用解决了一个难题．通过对简单问题的分析和计算，验证了本文模型的正确性．     

时域边界元法分析撞水响应

基于势流理论，考虑流场的可压缩性，首先利用积分变换导得了势流问题的一个动力学倒易定理，在此基础上，进而求得问题对应的时空边界积分方程，然后通过对边界和时间轴同时离散，建立了一组有递推形式的时间边界元方程最后结合液面条件和物体运动方程耦全求解得到了刚体的撞水响应。     

A TIME DOMAIN BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR WATER-SOLID IMPACT ANALYSIS

A reciprocal theorem of dynamics for potential flow problems is first derived by meansof the Laplace transform in which the compressibility of water is taken into account.Based on this the-orem,the corresponding time-space boundary integral equation is obtained.Then,a set of time do-main boundary element equations with recurrence form is immediately formulated through discretiza-tion in both time and boundary.After having carried out the numerical calculation two solutions arefound in which a rigid semicircular cylinder and a rigid wedge with infinite length suffer normal impacton the surface of a half-space fluid.The results show that the present method is more efficient than theprevious ones.     

双材料基本解弹塑性边界元法

提出并研究采用双材料基本解的弹塑性边界元法,得到了内点应力公式中有关奇点塑性应变自由项的完整表达式,并利用非连续边界单元和非连续区域单元解决了当奇点位于界面上时该自由项难于确定,以及计算区域Cauchy主值积分的常塑性应变场法在与界面相连的奇异区域单元上无法实施的困难．采用双材料基本解的弹塑性边界无法针对双材料的结构特点,特别适于分析有关弹塑性双材料界面及界面裂纹问题．     

剪切波作用下埋藏刚性椭圆柱与周围介质部分脱胶时的动力分析

本文利用波函数展开法和奇异积分方程技术研究了ＳＨ型反平面剪切波作用下埋藏刚性椭圆柱与周围介质部分脱胶时的动力特性．将脱胶区看作表面不相接触的椭圆弧形界面裂纹，利用波函数（Ｍａｔｈｉｅｕ函数）展开法，并引人裂纹面的位错密度函数为未知量，将问题归结为奇异积分方程，通过数值求解积分方程获得了远场和近场物理参量，并讨论了共振特性和各参数对共振的影响．     

DYNAMIC ANALYSIS OF A BURIED RIGID ELLIPTIC CYLINDER PARTIALLY DEBONDED FROM SURROUNDING MATRIX UNDER SHEAR WAVES

This paper investigates the dynamic behavior of a buried rigid ellipticcylinder partially debonded from surrounding matrix under the action of anti-planeshear waves (SH waves). The debonding region is modeled as an elliptic arc-shapedinterface crack with non-contacting faces. By using the wave function (Mathieufunction) expansion method and introducing the dislocation density function as anunknown variable, the problem is reduced to a singular integral equation which issolved numerically to calculate the near and far fields of the problem. The resonanceof the structure and the effects of various parameters on the resonance are discussed.     

尖端具有线性粘着力作用的加层空间的界面裂纹对稳态弹性波的散射

本文研究一类粘着型界面裂纹的弹性波散射问题．文中利用积分变换和积分方程方法推导了确定这类问题的奇异积分方程组．采用围道积分技术和切比雪夫多项式展开技术，得到了待定系数的非线性代数方程组．最后本文给出裂纹尖端粘着区的大小和界面应力的数值结果．     

各向异性体对瞬态SH波散射问题的边界元方法

本文利用Fourier变换和加权残数法建立了正交各向异性体反平面瞬态波散射问题的边界积分方程,构造了在边界上能满足波动方程的边界元函数,它比常用的二次元和高次元具有较好的适应性。数值结果表明利用该形函数计算高频情形下的散射问题具有很高的精度。     

A BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR STEADY SHIP WAVE-MAKING POTENTIAL PROBLEMS

A boundary element method for three-dimensional steady ship wave-making potentialproblems is established with the Rankine souree function as its fundamental solution.In the treatmentof the linearized free surface condition,one sided.upstream finite difference operator(FDO)is usedto suppress the upstream waves,and the equation of the disturbance velocity is established so that thefirst order FDO can be used in place of the second order FDO.Compared with the method with the sec-ond order FDO,the current method gives better precision and stability.Numerical examples are pre-sented for verification.     

正交各向异性平面问题应力强度因子的边界元分析

本文给出了正交各向异性平面弹性问题的边界元方程，导出了常单元离散化时求系数的解析式。作为数值算例，计算了正交各向异性板的应力强度因子。结果表明，本文所导出公式的正确性。     

细分曲面边界元法的黏附吸声材料结构拓扑优化分析

等几何分析采用样条基函数构造几何模型和实施变量近似,实现了计算机辅助设计和辅助工程的无缝连接,并已广泛应用于弹性力学、电磁场和位势问题等领域.然而直接采用等几何方法难以构造复杂模型,限制了该方法在大规模实际工程问题上的应用.细分曲面法可用于克服这一问题,该方法对传统模型的离散网格进行细分和拟合操作,构造出极限光滑曲面,连续性更高,对复杂结构的适用性更强.该方法主要有以下优点:(1)适用于任意拓扑结构;(2)数值计算稳定;(3)实施简单;(4)局部细化与连续性控制.由于该方法在复杂结构模型构造方面具有较强的灵活性和便利性,已被广泛应用于航空航天、汽车、动画、游戏制作等建模领域.将细分曲面法与边界元法相结合进行结构声学分析,几何场与物理场均采用箱样条基函数进行插值近似.以黏附吸声材料结构的声散射问题为例,建立吸声材料分布拓扑优化数学模型,并采用移动渐进线算法进行设计变量更新,最终获得最优材料分布.      

多裂纹扩展分析的边界元方法

采用边界元数值模拟和即时等效材料常数计算相结合的办法,只需模拟一个裂纹的扩展情况便可预测裂纹体的整体响应.针对准脆性材料的特点,采用粘性裂纹模型模拟裂纹开裂行为;采用二次裂纹扩展量作为增量控制变量,避免了软化及失稳分析中用力或位移作控制变量时遇到的困难.针对二次裂纹扩展路径未知情况,给出了预测和修正裂纹开裂界面的迭代技术.分析计算了含多个规则分布裂纹石膏板受压时的响应,并与实验结果进行了比较.结果表明该文方法的可行性与有效性.     

固体力学边界元分析程序包BESMAP——基本结构功能

要使边界元法象有限元法那样得到广泛应用，必须开发与有限元法相媲美的大型边界元法程序包。国外虽出现少数几个边界元法程序包，但由于结构、功能等方面的原因，还不能成为边界元法广泛应用的工具。针对这种情况，本文借鉴现有的先进的有限元法程序包，研制了大型固体力学边界元法程序包ＢＥＳＭＡＰ，ＢＥＳＭＡＰ在总体设计、计算能力、使用方便和功能齐全等方面作了研究和改进。     

动态断裂力学的无限相似边界元法

对弹性动力学的相似边界元法进行了进一步研究,推导了相应的计算公式,并在此基础上提出了动态断裂力学的无限相似边界元法.与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,大大减少了计算量.对动态断裂力学问题,无限相似边界元法由于在裂纹尖端的边界上设置了逼近于裂纹尖端的无限个相似边界单元,可直接得到裂纹尖端具有奇异性的应力,而不需要设置奇异单元,从而突破了奇异单元对应力奇异性阶次的局限.另外,还讨论了无限相似边界元法得到的无限阶的线性代数方程组的求解方法.     

层体边界元法在二维层体断裂分析中的应用

在刚度矩阵法的基础上建立了用于进行二维多层体结构断裂分析的边界单元法（ＢＥＭＬＭ）由于ＢＥＭＬＭ的基本方程中已经包含了层体表面和裂纹缝面的边界条件，因而不需要对这些边界进行单元离散，从而其断裂分析可望有较好的精度通过与柯西积分方程法进行结合，算例表明ＢＥ ＭＬＭ是可靠并有效的     

A boundary element method for calculating elastic waves scattered by axisymmetric inclusion

A Boundary Element Method (BEM) is described to compute the scattering of elastic waves by an axisymmetric inclusion in an infinite elastic medium. The boundary loads applied to the inclusion is expanded in terms of Fourier series in an infinite space. The boundary integral equation is solved in the general direction of the axisymmetric inclusion by BEM. The problem of the 3-D scattering of elastic waves is reduced to a 1-Done. According to the geometric features of the axisymmetric in clusion the ring shell elements are adopted in this method. A comparison is made with other BEM methods. The numerical results show this method can reduce the amount of calculation and enhance the speed of convergence. Supported by Foundation of Ph. D Program of State Education Commission of China