有限元-边界元耦合法在二维电磁场数值计算中的应用及优化措施

在二维电磁场数值分析中,有限元-边界元耦合法将有限元法与边界元法结合,可以同时发挥两种方法的优势．笔者在介绍有限元-边界元耦合法原理与算法的基础上,分别研究子域逼近有限元法、Mortar元法和并行计算与有限元-边界元耦合法结合使用分别为关心区域相对整体区域尺寸较小、求解区域中包含运动导体和大规模高自由度电磁问题的数值计算提供优化途径．     

有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱雷达散射截面

应用有限元 边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱的雷达散射截面.对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了几种柱体的雷达散射截面.数值结果表明,由于使用了内观法结合多波前法解非对称稀疏矩阵,大大减少了计算时间.     

自然边界元与有限元的直接耦合及其并行化实现

首先介绍了有限元和自然边界元的直接耦合法,然后以一个含3个裂纹等截面杆的扭转问题为例编写了并行求解程序,并同串行程序运行时间作了比较,从实践上说明了并行计算在有限元和自然边界元的直接耦合法中的可行性与有效性。     

应用DDM/FEM/BEM混合法计算各向异性介质柱电磁散射

应用重叠型区域分解法（DDM）结合有限元（FEM）和边界元法（BEM）计算二维各向异性介质柱电磁散射.对介质柱外的无限大区域采用边界元法分析,将介质柱所在区域分解为若干个重叠的子域,每个子域用有限元法分析,各子域间通过传输条件进行耦合.为了提高计算速度,引入了多波前法求解有限元方程,并用内观法结合多波前法解有限元和边界...     

各向异性介质覆盖导体柱电磁散射特性的FEM/BEM分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维各向异性介质覆盖导体柱的雷达散射截面,对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了无限长各向同性介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面,结果与有关文献一致,在此基础上计算了各向异性介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面.     

有限元与边界元耦合法在波浪力计算中的应用

利用有限元与边界元耦合法对三维无界区域中直立圆柱所受的波浪力进行计算,把整个求解区域分成内域和外域两部分,在内域采用有限元法,对外域采用边界元法计算,由加权余量法的理论知这种耦合在理论上是可行的,根据此耦合方法编制了完整的计算机程序,对海洋中直立圆柱的波浪力进行了分析.数值计算的结果与理论解吻合良好,表明该方法有效.     

平面弹塑性问题边界元法与有限元法耦合的对称—迭代求解

在一些弹塑性问题中,塑性区域比较小,大部分区域是弹性变形区域,若采用边界元与有限元耦合的方法,则能充分发挥两种数值计算的优点.在以往的边界元法与有限元法耦合的论文中,边界元子域的刚度矩阵都取为对称阵,尽管易于耦合,但会产生明显的误差.若细分边界元网格,又会大大增加计算时间.本文讨论用作者提出的对称-迭代求解方法处理弹塑性问题中边界元法与有限元法的耦合.     

凹角区域泊松方程边值问题的CEFE与NBE耦合法求解

基于自然边界归化原理,给出了曲边有限元与自然边界元耦合法.利用耦合法求解凹角区域上泊松方程的边值问题,得到了近似解的误差估计和收敛性.数值实例验证了耦合法的优越性.     

介质覆盖导体柱散射特性分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质覆盖导体柱的雷达散射截面，对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析，然后通过场的连续性进行耦合，形成待求矩阵方程，最后应用内观法结合多波前法求解该方程．作为算例，分别计算了无限长介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面，结果与有关文献一致，在此基础上计算了两层介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面．结果表明，由于使用了内观法结合多波前法求解非对称稀疏矩阵，大大减少了计算时间．     

层状地基上梁的边界元边界元耦合解法

分别对地基接触面和梁进行离散,假定地基反力的分布情况,并确定梁单元节点和反力未知量;将无限长EulerBernoulli梁的基本解作为梁边界单元法的核函数,然后把Euler-Bernoulli梁边界积分方程应用到各节点,建立起基础梁的边界积分方程组;将层状地基的基本解作为地基边界积分方程的核函数,通过边界积分方程建立起梁各节点竖向位移与地基反力未知量的沉降-反力柔度矩阵;最后,根据地基与梁接触面的位移协调条件,建立起层状地基与EulerBernoulli梁共同作用问题总的边界元-边界元耦合方程组.根据该理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比验证该理论的正确性,并分析了分层地基特性对基础梁的影响.研究结果表明:相比有限元-边界元耦合法,边界元-边界元耦合法的效率更高.     

几何边界变化的有限元,边界元耦合重分析理论

在一种新的变分原理的基础上,提出了利用边界元和有限元耦合进行几何边界变化的重分析理论。它不仅使分析人员的工作量大大减少,而且也节约了内存,提高了重分析的精度,使大型结构的重分析大为简化。     

斜形板结构的平行四边形板块有限单元算法

借助局部斜坐标,用单位宽平行四边形网格条带法构造了其单元位移模式,由此推导出了一个１２ 个自由度平行四边形板弯曲单元的计算式,此方法满足了单元内部和单元边界Ｃ１ 级连续条件,可用于大型斜形板结构的计算分析     

基于壳梁单元耦合理论的车身有限元分析及其轻量化设计

在梁单元的基础上,采用壳单元和梁单元混合模型,并对壳元和梁元的边界耦合的刚度矩阵进行了详细的推导.利用通用有限元分析软件ANSYS计算了天然气公交客车在弯曲、扭转、转弯、刹车4种工况下的应力及变形.根据计算结果提出了轻量化的方案,并对应力集中点进行了结构优化,利用ANSYS对改进后的车型进行计算,结果表明改进方案可行.     

动力边界单元法及其在土一结构动力耦合效应分析中的应用

本文研究了动力边界单元法及其在土一结构动力耦合效应分析中的应用。文中利用Helmholtz势函数定理详细地推导了动力边界单元法的基本解,并且通过Laplace积分变换,应用直接列法建立了弹性动力的边界积分方程以及相应的数值求解公式。编制了动力边界单元法的计算机程序DYBEMI。最后对于不同激振频率和不同埋置深度的基础振动动力响应等算例进行了计算与分析。结果表明动力边界单元法在土一结构动力耦合效应问题中的分析是一种有效的方法。     

对三柱体绕流流场和压力场的研究

采用边界元方法对三柱体绕流问题进行了研究,得到了速度场、内点的压力场及边界的压力分布;为了提高计算的精度,在边界积分离散化时采用线单元法,并用混合单元法对边界角点进行了处理,计算表明结果是合理的。     

高层建筑侧向刚度计算的分域样条虚边界元法

采用弹性力学平面问题的分域样条虚边界元法导出了高层建筑平面抗侧力结构的侧向刚度矩阵．该方法只需要输入少量数据,便可准确迅速地计算出平面结构的侧向刚度矩阵,据此即可对整个结构进行静力和动力分析．     

边界单元法的改进及其在求解三维问题中的应用

本文提出虚边界单元法和点载荷法,有效地提高了边界上和边界附近域解的精度,并将这两种方法推广到求解三维问题,使问题的求解得到了简化。     

复杂结构应力分析的边界元重分析方法(英文)

本文提出了一种基于边界元技术的应力重分析方法。该方法的基本思路为：采用较粗糙的有限元网格确定局部重分析模型的边界条件,然后借助计算精度较高的边界元技术对局部应力进行重分析．本文推导了重分析边界元模型边界条件的计算公式及相关方程．数值算例表明,该方法对于大型复杂结构件的局部应力分析比较有效,且具有较高的数值精度．     

边界元分区处理的并行算法

本文提出了边界元分区处理的并行算法。该算法由多个CPU并行地对各区进行静凝聚,并串行组集和求解界面方程,最后并行返回各子区求解内点应力和位移。