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。     

Taylor级数多极边界元法远场影响的误差估计

快速多极方法能够有效地提高边界元法的计算效率．求解的计算量和内存量与问题的自由度数N成正比．求解的精度与传统边界元法相比有所下降．分析了Taylor级数多极边界元法的计算精度和远场影响系数的误差．研究了核函数r的Taylor级数展开性质,推导了三维弹性问题基本解的误差估计公式．说明了影响多极边界元法计算精度的因素．数值算例显示了误差估计公式的正确性和有效性．     

多极边界元法在轧件矫直变形分析中的应用

采用多极边界元法分析矫直过程中轧件的变形情况。对不同矫直力下几何中心层上下部分的塑性变形区的变化规律进行分析,着重讨论中性轴上节点的塑性变化。通过算例分析表明,当矫直力为250kN时,中性轴上节点的塑性变形比相邻两侧的塑性变形小,随着矫直力的增大塑性变形差异逐渐消失,当矫直力达到500kN时形成一个相对平缓区。同时在矫直力作用下中性层会发生偏移,这是矫直过程中压弯量给定不准确的重要原因之一。这些结果通过有限元法是无法模拟得到的。     

三维弹塑性接触问题的边界元法及其在板带轧制过程分析中的应用

介绍了考虑摩擦三维弹塑性接触问题的边界元法和具体的求解步骤,并将其应用于板带轧制过程的模拟。对板带轧制过程中轧辊与轧件的接触变形进行了分析,得到了轧辊弹性压扁、轧件边部减薄以及轧件弹复的分布规律。     

快速多极边界元法中的优化数值技术应用

快速多极边界元法是近几年发展起来的边界元新型数值算法,利用多极边界元法解题的关键和难点是求解大规模稀疏矩阵方程组.引入最优化数值技术很好地解决了这一问题,并通过数值实验验证,该方法可节约求解时间,从而为求解大规模问题奠定了理论基础.     

用边界元法分析轧制压力和摩擦力

本文给出了一种新的求解轧制力和摩擦力分布的方法,利用测量手段对轧制过程中的轧辊进行测量,然后再利用边界无法对轧辊进行分析,从而求解出轧制过程中轧制力和摩擦力。这种方法避开了为求解轧制力对轧制进行弹塑性分析,也解决了用测力销测量带来的困难,使轧制问题的分析求解得到了简化并提高了求解精度。     

实有理函数展为Taylor级数的一般方法

在求实函数的f(x)=(Ax+B/(x2+px+q)k)(p、q、A、B∈R,k∈N,p2-4q＜O)Taylor级数展开法的基础上,给出实有理函数展开为Taylor级数的一个普适方法。     

快速多极子边界元法在三维势流问题中应用

以Rankin源为基本解,采用快速多极子方法加速后边界元法求解由格林第二公式导出的三维势流边界积分方程,进而计算其势场的分布.无限区域中水流绕射算例的数值计算证明,多极子边界元法能给出满意的结果,与传统边界元方法在运算速度和内存消耗上相比具有明显的优势,表明其适合于在现有的计算条件下求解大尺度多未知量势流问题.     

边界元群面多极展开法的探索

在现有边界元快速多极展开法（FMM-BEM）的基础上，将群面多极展开法和广义极小残值法应用于三维弹性问题的边界元法中，变革计算结构，以适应大规模数值计算，提高运算精度。     

三维弹塑性摩擦接触多极边界元法

三维弹塑性摩擦接触问题是多重非线性问题，对接触区表面和塑变区的离散，须划分大量单元进行大规模运算才能获得接触位移、面力及应力场的准确信息。传统边界元法由于离散自由度所需内存大，CPU计算时间冗长，完整解题运算规模受到限制。本文在三维弹性多极留数边界元法的基础上，开发研制三维弹性数学规划型摩擦接触多极边界元法及源程序，建立三维弹塑性摩擦接触多极边界元法并研制其源程序，更新了课题组开发的原传统的三维弹塑性摩擦接触边界元法。数值试验表明，本法使计算机内存量减少近百倍，从而使细划分单元的大规模运算成为可能，并提高了计算精度。     

Fast Multipole BEM for 3-D Elastostatic Problems with Applications for Thin Structures

The fast multipole method (FMM) has been used to reduce the computing operations and memory requirements in large numerical analysis problems. In this paper, the FMM based on Taylor expansions is combined with the boundary element method (BEM) for three-dimensional elastostatic problems to solve thin plate and shell structures. The fast multipole boundary element method (FM-BEM)requires O(N) operations and memory for problems with N unknowns. The numerical results indicate that for the analysis of thin structures, the FM-BEM is much more efficient than the conventional BEM and the accuracy achieved is sufficient for engineering applications.     

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．     

弹性半平面中SH波动问题的随机边界元法及其应用

利用小参数摄动展开的方法，在确定性边界元法的基础上，发展了一种波动问题的随机边界元法，研究了具有随机波数的弹性半平面中简谐ＳＨ波的传播问题。文中给出了几个典型算例，结果表明采用的边界元求解方案是有效的、合理的，用随机边界元法处理随机性介质中的波动问题是一条可行的研究方向。作为工程应用简例，利用随机边界元法得到了有关结果的统计特征，计算了弹性半平面上不规则地形表面位移响应的置信区间，初步探讨了波动问题随机边界元法在系统可靠性分析方面的应用。     

无网格方法与边界元方法的耦合计算

给出了无网格方法与边界元方法的两种耦合计算方法，并利用奇异权函数对无网格方法直接施加边界条件，导出了在整个域上的耦合计算公式。算例结果表明，该方法具有令人满意的计算精度。     

三维热传导问题的间接边界元法

以三维无限域内单位强度点热源作用的温度场为基本解，用二维虚拟热源法求解三维热传导问题的稳态温度场。由于间接边界元方法的数值离散特性，应用二次非协调单元简便可行地解决了数值计算中的角域问题和边界点法向取值不确定问题。对于含ｒ－１的奇异积分取其柯西主值积分，含ｒ－２的奇异积分由间接方法求得。算例表明此方法有很高的精度。为碾压混凝土拱坝仿真计算提供了有力工具。     

不均匀介质样条边界元数值计算方法及应用

引入虚拟力影响项改造均质岩体的边界积分方程,使其满足复合岩体分区介质的边界条件和区界联结条件,采用样条插值函数将分区介质的边界积分方程离散为代数方程组。通过对分区介质样条边界元列式方法的改进,最终使总体系数矩阵成为带宽很窄的条带阵,提高了计算精度和解题效率并应用于平顶山五矿复合围岩的变形分析和支护结构的受力计算。     

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。     

有限元波动模拟中傍轴近似透射边界

有限元波动模拟中傍轴近似透射边界张剑锋（大连理工大学工程力学系１１６０２４）关键词：地震波；有限元法／傍轴近似；人工边界分类号：Ｏ２４２．２１；Ｐ３１５．３实际地震波是在半无限域中传播，但有限元有限差分等数值方法只能在有限尺寸模型上求解；因此数值模拟...     

自然边界元法在弹性圆形薄板弯曲问题中的应用

我国学者冯康、余德浩等首创自然边界元法 ,并已成功地研究了调和方程及双调和方程边值问题的自然边界归化方法。本文根据双调和方程边值问题的自然边界归化原理 ,得到了圆形薄板弯曲挠度的泊松积分公式及其边界内力的自然积分方程 ,利用强奇异积分的数值计算方法 ,求得了圆形薄板的弯曲解 ,从实践上证实了这种方法的可行性。