三维位势问题的梯度边界积分方程的新解法

三维位势问题的边界元分析中,关于坐标变量的边界位势梯度的计算是一个困难的问题. 已有一些方法着手解决这个问题,然而,这些方法需要复杂的理论推导和大量的数值计算. 本文提出求解一般边界位势梯度边界积分方程的辅助边值问题法. 该方法构造了与原边界值问题具有相同解域的辅助边值问题,该辅助边值问题具有已知解,因此通过求解此辅助边值问题,可获得梯度边界积分方程对应的系统矩阵,然后将此系统矩阵应用于求解原边值问题,求解过程非常简单,只需求解一个线性系统即可获得原边值问题的解. 值得注意的是,在求解原边值问题时,不再需要重新计算系统矩阵,因此辅助边值问题法的效率并不很差. 辅助边值问题法避免了强奇异积分的计算,具有数学理论简单、程序设计容易、计算精度高等优点,为坐标变量梯度边界积分方程的求解提供了一个新的途径. 3个标准的数值算例验证了方法的有效性.     

边界积分方程中超奇异积分的解法

本文对边界积分方程中所存在的超奇异积分的数值解法作了综述,并介绍了它的一些应用。     

调和函数边界积分方程的充要条件

本文以调和函数的边值问题为例,探讨了边界积分方程的充要条件.文中首次提出了超定问题的概念,并建立了超定问题有解的一个充要条件,它也就是直接变量边界积分方程的一个充要条件.文中首次阐明了边界积分方程与变分原理的内在的联系,还指出了间接变量与直接变量两类边界积分方程之间存在着一一对应的关系.文中的慨念、思路和论点不难用于其它有变分原理的问题的边界积分方程.     

各向异性位势问题边界元法中几乎奇异积分的解析算法

导出了一种解析积分算法,精确计算了二维各向异性位势问题边界元法中近边界点的几乎奇异积分。对线性单元,几乎奇异积分可用解析公式直接计算。对二次单元,可将其细分为几个线性单元,采用该解析公式间接近似计算。当内点离积分单元较远时,仍然保持常规高斯数值积分模式;而当内点离其较近时,高斯积分结果失效,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。二次元比线性元计算结果更精确。     

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。     

边界积分方程中近奇异积分计算的一种变量替换法

准确估计近奇异边界积分是边界元分析中一项很重要的课题,其重要性仅次于对奇异积分的处理.近年来已发展了许多方法,都取得了一定程度的成功,但这个问题至今仍未得到彻底的解决. 基于一种新的变量变换的思想和观点,提交了一种通用的积分变换法,它非常有效地改善了被积函数的震荡特性,从而消除了积分的近奇异性,在不增加计算量的情况下, 极大地改进了近奇异积分计算的精度. 数值算例表明,其算法稳定,效率高,并可达到很高的计算精度,即使区域内点非常地靠近边界,仍可取得很理想的结果.     

改进的奇异边界法模拟三维位势问题

奇异边界法是与基本解法相对应的一种边界型无网格数值离散方法. 该方法提出了源点强度因子的概念, 克服了传统基本解方法中最复杂最头疼的虚拟边界问题.基于边界元法中处理奇异积分的数值处理技术, 导出了源点强度因子的解析表达式, 提出了改进的无网格奇异边界法, 并进一步将该方法应用于三维位势问题. 该方法消除了传统方法中样本点的选取, 在不增加计算量的前提下, 极大地提高了奇异边界法的计算精度与稳定性.      

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。     

各向异性势问题充要的随机边界积分方程

本文针对各向异性势问题提出了一类充分必要的随机边界积分方程，数值计算结果表明在退化尺度附近，充要的随机边界积分程较习用的随机边界积分方程有较大的优越性。     

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.     

一种处理弹性动力边界元法中奇异积分的方法

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。     

A necessary and sufficient set of boundary integral equations with indirect unknowns for plate bending problem

A boundary integral representation of plane biharmonic function is established rigorously by the method of unanalytical continuation in the present paper. In this representation there are two boundary functions and four constants which bear a one to one correspondence to biharmonic functions. Therefore the set of boundary integral equations with indirect unknowns based on this representation is equivalent to the original differential equation formulation.     

各向异性势问题充要的随机边界积分方程

本文针对各向异性势问题提出了一类充分必要的随机边界积分方程。数值计算结果表明在退化尺度附近,充要的随机边界积分方程较习用的随机边界积分方程有较大的优越性。     

基于坐标变换精确计算近奇异积分的双向sinh变换法

提出一种与坐标变换相结合的双向sinh变换方法用于精确计算近奇异积分.首先利用坐标变换法对近奇异积分进行双向分离,再针对分离出的两个方向的积分形式,根据复变函数极点理论,构造双向sinh变换.与传统结合环向变换和极坐标变换的单向sinh变换以及迭代sinh变换方法相比,双向sinh变换法的计算精度更高,并且最近点的位置...     

Improved non-singular local boundary integral equation method

When the source nodes are on the global boundary in the implementation of local boundary integral equation method (LBIEM),singularities in the local boundary integrals need to be treated specially. In the current paper,local integral equations are adopted for the nodes inside the domain trod moving least square approximation (MLSA) for the nodes on the global boundary,thus singularities will not occur in the new al- gorithm.At the same time,approximation errors of boundary integrals are reduced significantly.As applications and numerical tests,Laplace equation and Helmholtz equa- tion problems are considered and excellent numerical results are obtained.Furthermore, when solving the Hehnholtz problems,the modified basis functions with wave solutions are adapted to replace the usually-used monomial basis functions.Numerical results show that this treatment is simple and effective and its application is promising in solutions for the wave propagation problem with high wave number.     

The Asymptotic Behavior of Solution for the Singularly Perturbed Initial Boundary Value Problems of the Reaction Diffusion Equations in a Part of Domain

Ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｓｔｕｄｉｅｄａｃｌａｓｓｏｆｓｉｎｇｕｌａｒｌｙｐｅｒｔｕｒｂｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎ [1 ] -[7] .Ｎｏｗｗｅｒａｉｓｅａｃｌａｓｓｏｆｓｉｎｇｕｌａｒｌｙｐｅｒｔｕｒｂｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｎａｐａｒｔｏｆｄｏｍａｉｎ .Ｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｉｎｉｔｉａｌｂｏｕｎｄａｒｙｖａｌｕｅｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓ　　ｕｔ-λε(ｘ) ( μ(ｕ)ｕｘ) ｘ Ｋｘ(ｕ) ｆ(ｘ ,ｔ,ｕ) =0 ,(ｔ,ｘ) ∈ ( 0 ,Ｔ)× ( ( 0 ,α) ∪ (…