正交各向异性位势问题边界元法中几乎奇异积分的解析算法

几乎奇异积分的计算困难阻碍了边界元法的工程应用。本文针对二维正交各向异性位势问题边界元法中近边界点的几乎奇异积分,采用分部积分法,导出一种直接的解析计算公式。该解析公式可以精确计算线性单元上的几乎奇异积分。对二次单元,可将其细分为几个线性元,采用该解析公式近似计算其边界积分。当内点离当前积分单元较远时,仍保持常规高斯数值积分模式;而当内点离其较近时,因常规高斯积分结果失效,则采用该解析积分取代高斯数值积分。数值算例证明了该算法的有效性和精确性。二次元计算结果比线性元计算结果更精确。     

Dynamic response of viscoelastic beam

Dynamic analysis of the viscoelastic simple supported beam has been made in accordance with the relationship between stress and strain expressed by the simplest Voigt mechanical model, from which several analytic expressions have been obtained.It is shown that the reduction of the ratio of natural frequencies progresses with the increase of the exciting frequency for high modes (Tab.1). In the final part of this paper, the forced vibration of simple supported beam subjected to a random and harmonic excitation has also been dealt with, and the representations of the beam deflection have been derived.This paper was read at the 1980 Annual Meeting of Shanxi Association of Mechanics.     

断裂力学的半解析相似边界元法

本文首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究，推导了相应的计算公式。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。在此基础上，对断裂力学问题，利用裂纹尖端位移场的解析表达式将裂纹尖端节点未知量转化为几个待定常数，提出了半解析相似边界元法，可大大减少最终形成的线性代数方程组的系数矩阵的阶数，进一步减小计算量。最后给出了算例，说明了本文方法的有效性。     

正交各向异性平面热弹性问题的边界元分析

给出了正交各向异性平面热弹性问题的边界积分方程、内点应力公式和常单元离散化时计算奇异积分的解析式，计算了正交各向异性板的热应力强度因子，结果表明了文中所导公式的正确性     

流固偶合运动的边界元法

本文给出了流固偶合运动(包括物体散射辐射及偶合运动)的边界元法理论和应用.对于散射问题,求出了物体引起的散射势及入射波作用于物体的载荷.对于辐射问题,求出了辐射势及物体在流体中运动的附加质量和附加阻尼.偶合问题包括求其中包含的散射势和辐射势以及作用于物体之上的散射力、物体的附加质量、附加阻尼、物体在入射波作用下的运动.在偶合运动问题中,本文采取了边界积分方程与物体在流体中的运动方程联立求解的方法,并将其运用到边界元法的数值过程中.所编制的程序有较高的精度.最后给出了数值计算结果与理论解的比较.     

断裂力学的相似边界元法及其应用

首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。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,当边界单元数目较多时大大减少了计算量。在此基础上,将相似边界元法应用于断裂力学,对路面断裂力学问题进行了计算,与有限元法的结果比较,说明了本文方法在减少计算量的情况下仍能较好地保证精度。     

三维常数势边界元中的精确积分

对三维问题边界元方法中应用最广泛的常数边界元的积分提出一种精确积分方法。借助于一个假想的闭合曲面,将特定的势场应用于边界积分方程,发现对于三维问题,常数势项的积分可以化作球面三角型的面积计算,而导数项的积分则可在平面域用极坐标进行。本文方法结果精确,公式简单,同一计算公式可以用来计算非奇异、几乎奇异和奇异积分,统一了积分算法。     

薄体位势问题边界元法中的解析积分算法

薄体结构的数值分析是边界元法的难点问题之一。该文导出了一种完全解析积分算法，用这种算法计算了薄体平面位势问题边界元法中出现的几乎弱奇异、强奇异和超奇异积分。当边界离散为一系列线性单元，边界积分方程离散计算的积分可归纳为三种形式。对薄体问题，源点与积分单元距离通常相距很近，这些积分产生显著几乎奇异性，直接采用常规高斯积分不能有效计算。为此该文导出了这些几乎奇异积分的全解析计算公式。按源点与单元的距离是否为零，公式分两种情况。新算法采用全解析积分公式处理几乎奇异积分，首先精确计算出薄体问题边界未知位势和法向位势梯度，然后再进一步计算了域内点的物理参量。算例表明该文算法可处理狭长比为1．E-08的薄体问题，显示了边界元法分析薄体问题具有独特的优势。     

泊松方程中域积分化为边界积分的方法

本文讨论了二维和三维泊松方程中域积分化为边界积分的方法。对于形如x~ig_x(y,z)、y~ig_x(x,z)和z~ig_z(x,y)的荷载给出了域积分转化为边界积分的正确公式。而对于复杂荷载,利用泰勒展开将域积分近似地转化为边界积分并给出了误差估计。计算结果表明利用本文方法可大大节省计算时间。因此,本文方法是一种十分有效的方法。     

Unified Way for Dealing with Three-Dimensional Problems of Solid Elasticity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｏｌｉｄ ,ｅａｃｈｔｙｐｅｏｆｐｌａｔｅｓａｎｄｓｈｅｌｌｓｅｔｃ .,ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｃｏｍｍｏｎｕｓｅｈａｓｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄ ,ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ ,ｗｅｉｇｈｔｅｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｍｅｔｈｏｄａｎｄＢＥＭｅｔｃ.Ｏｗｉｎｇｔｏｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｒｏ…     

弹性、热弹性物性值反问题的边界元分析

本文采用边界元法和卡尔曼滤波,对弹性、热弹性问题物性值进行反分析,由有限个观测点的位移值,同时反算出材料的拉压弹性模量Ε、泊桑比ν和线膨胀系数α。     

常航速船波势及船波阻力的边界元法

利用满足Laplace方程,线性化自由面条件及无穷远处条件的Havelock兴波源涵数,建立了关于常航速稳态船波势函数的边界积分方程.针对这个积分方程,建立了相应的数值计算方法,编制了一般三维问题的边界元法计算机程序,可用来计算全潜和半潜物体的稳态绕流场及船舶兴波阻力.     

Boundary integral equations of unique solutions in elasticity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＢＥＭ）ｐｒｏｖｉｄｅｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｔｓｍａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｕｎｂｏｕｎｄｅｄｄｏｍａｉｎａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｉｎｔｅｇｒａｌｅｑｕａｔｉｏｎ（ＢＩＥ）ｉｓｔｈｅ…     

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     

弹性力学平面问题的等价边界积分方程的边界轮廓法

基于边界积分方程中被积函数散度为零的特性,提出了弹性力学平面问题的等价边界积分方程的边界轮廓法,该方法无需进行数值积分,只需要计算单元两结点势函数值之差。实例计算说明,基于传统的边界积分方程的边界轮廓法所得到的面力结果是错误,而本文建立的边界轮廓法则可给出精确的结果。     

线性船舶兴波阻力边界元新方法

采用常数边界元对船舶与流体界面进行离散，求解船舶兴波势及船舶兴波阻力。这种方法可避免在船舶与流体自由面交线上安置节点，因而避免了这些节点建立补充方程。因为满足自由面条件的Ｈａｖｅｌｏｃｋ源函数的源点和场点不能同时在自由面上，使得自由面上的节点无法用Ｈａｖｅｌｏｃｋ源函数的建立方程。如对自由面交线上的节点建立补充方程，则要对线性自由面条件中包含的未知势函数的二阶导数用差分形式表达，引入较大误差。     

变系数渗流场的正交各向异性边界元分析

本文给出了计算复杂渗流场的简化方法.首先由加权余量法得到变系数渗流问题的积分方程.再将区域及边界剖分,对各单元使用形心处的渗透系数而化为正交各向异性问题.最后用正交各向异性问题的基本解,得到对应于边界单元法的线性代数方程组.算例表明方法可靠.     

动压推力轴承的边界元分析

本文利用Green第二公式,将Reynolds方程转化为沿边界的积分方程,并将非线性项作为自由项的一部分处理,采用常单元离散边界Γ,用迭代技术求出油膜压力分布,与有限差分法和有限元法比较,边界元法的结果更接近解析解.     

二维弹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，推导了二维弹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。     

A Boundary Element-Finite Element Equation Solutions to Flow in Heterogeneous Porous Media

Abstract. A coupled boundary element-finite element procedure, namely, the Green element method (GEM) is applied to the solution of mass transport in heterogeneous media. An equivalent integral equation of the governing differential equation is obtained by invoking the Green's second identity, and in a typical finite element fashion, the resulting equation is solved on each generic element of the problem domain. What is essentially unique about this procedure is the recognition of the particular advantages and particular features possessed by the two techniques and their effective use for the solution of engineering problems.By utilizing this approach, we observe that the range of applicability of the boundary integral methods is enhanced to cope with problems involving media heterogeneity in a straightforward and realistic manner. The method has been used to investigate problems involving various functional forms of heterogeneity, including head variations in a stream-heterogeneous aquifer interaction and in all these cases encouraging results are obtained without much difficulty.