固体力学中快速多极边界元法研究进展

和快速多极方法相结合，使边界元法处理大规模工程与科学问题变得十分有效,首先概括介绍了快速多极边界元法，接着介绍其精度和效率的验证以及与常规边界元法的比较，并给出在微机机群上的快速多极边界元并行算法,给出了快速多极边界元法的一些应用，其中包括：复合材料的二维、三维模拟，含大量裂纹的二维弹性固体及其疲劳裂纹扩展的模拟．此外还介绍了用于弹塑性问题的快速多极边界元新方法．     

用于大规模断裂分析的快速多极边界元法

将快速多极算法(FMM)应用到边界元法(BEM)中,对断裂力学问题进行大规模计算.基于对偶边界积分方程(DBIE)构造代数方程组,采用广义极小残值迭代法(GMRES)求解.利用自适应四叉树结构执行快速多极算法,系数矩阵不需要显式存储,与未知量向量的乘积通过树结构的递归操作获得,计算复杂度与存储需求均缩减为O(N)(N为问题的自由度数).此外,该文提出了一种改进的预条件方案,使GMRES的求解时间与内存消耗进一步降低.数值算例表明: 该方案在保证精度的前提下,使计算规模与计算效率有可观的提高;算例的最大规模达到了300万自由度.     

用于模拟压电复合材料平面问题的边界点法

针对含规则形状夹杂的压电复合材料平面问题,将边界点法和重复相似子域法相结合,实现了一种用于含有大量圆形夹杂的横观各向同性压电复合材料的分析方法,并通过相应的计算模型求得压电复合材料的等效材料性质。数值算例表明该方法具有很高的精度和一定的可行性。由于边界点法具有高精度的特性以及对所有的内部夹杂边界进行离散,因此很容易将该文方法扩展应用到分析含任意形状夹杂的压电复合材料。     

三维接触边界元法的一种误差直接估计

将作者所在研究组提出的二维弹性力学问题边界元解误差的直接估计推广到三维问题,给出了确定与域内解连续的边界位移的一种精确有效的方法。在此基础上提出将接触体接触单元间与域内解连续的边界位移之差的某种度量作为三维弹性接触问题边界元法的一种误差直接估计,并且提出了三维弹性接触问题的一种自适应边界元法计算方案。这种方案为确定没有解析解可作比较的复杂接触问题的边界元解精度提供了可能。文中对于三维弹性接触问题,给出了一个计算误差直接估计及自适应边界元法的算例。     

快速多极边界元法在薄板结构中的应用

基于Taylor级数多极展开研究了边界元快速多极算法(FM—BEM)，并将它应用于薄板结构。算例分析表明FM—BEM的计算时间和存储空间明显少于常规边界元迭代解法。随着问题规模的增大，这种优势将更加突出。     

Stability and Accuracy Analysis for Taylor Series Numerical Method

The Taylor series numerical method (TSNM) is a time integration method for solving problems in structural dynamics. In this paper, a detailed analysis of the stability behavior and accuracy characteristics of this method is given. It is proven by a spectral decomposition method that TSNM is conditionally stable and belongs to the category of explicit time integration methods. By a similar analysis, the characteristic indicators of time integration methods, the percentage period elongation and the amplitude decay of TSNM, are derived in a closed form. The analysis plays an important role in implementing a procedure for automatic searching and finding convergence radii of TSNM. Finally, a linear single degree of freedom undamped system is analyzed to test the properties of the method.     

牙轮钻头滑动轴承接触参数的计算及力学分析

应用边界元法计算两种牙轮钻头大滑动轴承的接触参数,讨论了外载荷、配合间隙、材料配对组合等因素对滑动轴承接触力学性质的影响。计算结果表明,小尺寸钻头上载荷的减小值与轴承结构尺寸的减小值不成比例关系,这是小直径钻头寿命短的原因之一。     

牙轮钻头滑动轴承接触参数的计算及力学分析

应用边界元法（ＢＥＭ）计算了两种牙轮钻头大滑动轴承的接触参数,讨论了外载荷、配合间隙、材料配对组合等因素对滑动轴承接触力学性质的影响。计算结果表明,小尺寸钻头上载荷的减小值与轴承结构尺寸的减小值不成比例关系,这是小直径钻头寿命短的原因之一。滑动轴承载荷增大时,峰值接触压力的变化幅度比接触区域的变化幅度大,前者又比载荷的变化幅度小,这说明该类接触问题是非线性的。轴承系统的径向间隙越小,相应的峰值接触压力越低;轴承摩擦副材料硬度越低,相应的峰值接触压力越低。     

时变结构动力响应分析的粗粒度并行算法

在线性时变以及非线性周期时变系统的响应计算问题中,由于在每个时间步上都需要更新系统矩阵、形成等效矩阵并对其进行三角分解,相对定常系统响应逐步积分,时变系统的计算量成倍增加。本文针对工程中的线性时变系统以及非线性周期系统,在分布式网络并行计算机群环境下设计并实现了一个粗粒度并行Ｎｅｗｍａｒｋ法,并将其应用于大型岸边起重机／运行小车系统以及直升机旋翼／机身耦合气弹响应问题,获得了较高的并行效率。     

非匀速动态裂纹应力强度因子的边界元算法

为了精确计算动态裂纹扩展时的裂纹应力强度因子,在Ｆｅｄｅｌｉｎｓｋｉ提出的时域对偶边界元法的基础上,将函数变换引入到弱奇异积分中,提高了弱奇异积分的精度,并将时域对偶边界元法应用到非匀速的裂纹扩展中,建立了裂纹非匀速扩展的边界元格式,进行了计算。将计算结果与根据文献数据对裂纹作的弹塑性有限元分析,及在此基础上模拟焦散法（ｃａｕｓｔｉｃｓ）所得的结果作了比较,两者符合得较好,说明边界元法在分析动态裂纹扩展中有很好的应用前景。