基于无网格边界元法的瞬态热传导问题研究

对于有内热源的瞬态传热问题,由于域内积分使求解复杂化,研究了一种无需域内离散划分网格的纯边界元法。首先采用格林定理将域内积分转换成边界积分,然后利用自适应辛普森法进行插值,推导了热源依赖时间参数和不依赖时间参数两种情况的数值实现方法。最后引入不同热源情况及时间依赖性的三个数值算例进行温度分布仿真分析。仿真结果与传统的有限元解吻合良好,证明数值推导的正确性及程序调试的有效性,且该方法计算量小,使有内热源的瞬态传热分析大大简化。     

边界元法在轴对称热传导问题中的应用

本文采用直接法推导了轴对称热传导势问题的基本解和边界积分方程,并用线性元进行边界离散,编制了包括三类边界条件在内的轴对称体热传导边界元法分析程序。文末计算了两个具有不同边界条件轴对称体的稳态温度场分布,计算结果与理论解完全一致。     

间接边界元法解弹性力学平面问题

本文将虚荷载作用在所研究区域外的附设边界上来解弹性力学平面问题,该附设边界是由原问题的边界单元沿其外法线方向推到一定的距离.这样做不但可避免奇异积分,而且还能大大提高计算精度.文中对提高精度的原因进行了理论分析,并给出了算例.     

三维位势问题新的规则化边界元法

本文致力于三维位势问题的间接变量规则化边界元法研究,提出了新的规则化边界元法的理论和方法.构造了与法向量关联的两个线性无关的特别切向量,建立与问题基本解有关的量的法向、切向梯度的特性定理,提出转化域积分方程为边界积分方程的极限定理,在此基础上,导出间接变量规则化边界积分方程.与广泛实践的直接边界元法比,本文具有优点：（1）降低了密度函数的连续性要求;（2）更适合求解薄体结构问题.因为所给方程中不含超奇异与几乎超奇异积分,积分的规则化算法更加有效;（3）可计算任何边界位势梯度.数值实施时,C0连续单元描述几何曲面,不连续插值逼近边界量.针对问题的特殊的边界曲面,提出一种精确几何单元.数值算例表明,本文算法稳定、效率高,所得数值结果与精确解相当地吻合.     

采用断续附设边界的间接边界单元法解位势问题

本文提出了在间接边界单元法界采用断续的附设边界来求解位势问题.该方法避免了奇异积分,简化了计算,同通常的奇异间接法相比,它大大地提高了计算精度.     

圆柱直齿轮三维本体温度场问题的边界元法

本文首次采用三维边界元法来计算圆柱直齿轮啮合时的三维本体温度场问题.大量的数值计算结果表明,采用边界元法来计算回柱在齿轮啮合时的三维本体温度场,具有数据准备量小、数值稳定性好、计算时间少等特点.     

用边界元法求解非连续域的凝固传热问题

通过接触边界的偶联．导出了求解二维非连续域非稳态凝固传热问题的边界元法数学模型、编制了计算程序．以金属模型内的铸坯凝固传热为例进行了计算．计算结果与使用有限差分法的计算结果吻合．     

用边界元法求解平面问题

本文讨论了应用边界元法求解平面问题的方法及用边界元的常数元求解实际问题的程序处理 ,并给出了对某一具体问题用常数单元法的两种不同积分方法得到的数值结果     

解三维温度场问题的边界单元法

本文用加权余量法,建立了各向同性体三维稳定温度场的边界积分方程和离散型方程,导出了边界单元法在稳定温度场中出现的两个奇异积分的具体解析表达式。此外,对全域积分和系数矩阵的对称化也作了一些工作。     

静电场分析的比例边界有限元法

比例边界有限元法（SBFEM）是一种半解析数值分析的新方法,集合了有限元法和边界元法的优点,又具有独特的优点．在其辐射坐标上保持了解析性,因此其模拟精度较高,另外可以自动满足无限远的边界条件．从拉普拉斯方程出发,利用加权余量法并通过比例坐标和笛卡儿坐标变换,推导出静电场分析的比例边界有限元方程、电位求解公式以及电场求解公式．算例计算结果与解析解和其他数值方法比较结果表明,此方法具有精度高、计算工作量小的优点．     

适用于移动接触的一种协调离散的边界单元

对二维弹性体移动接触问题提出了一种采用协调离散插值的方案,在小应变假设的前提下它能保持边界无法的优良特性.接触区的位移和面力边界条件均能在离散意义下精确满足.文中给出了一些算例来验证所提出算法的有效性和高精度.     

边界单元法三维应力分析计算程序

以三维弹性力学问题的基本解 (Kelvin解 )为基础开发了边界单元法三维弹性应力分析计算程序 ,并对其进行了验证。结果表明 ,该程序可用来求解三维弹性应力问题 ,尤其适用于三维应力集中问题。程序中采用动态分配内存 ,自动选点积分 ,并利用分块解法求解方程组 ,有效地节省了计算机资源 ,扩大了求解问题的规模。     

求解开域电磁场问题的区域映射有限元法

为了求解开域电磁场问题,提出一种区域映射有限元方法。该方法把待求解的无限大区域划分为内部有限区域和外部无限区域。对内部区域,形成传统的有限元方程;对外部区域,引入几何中的Kelvin变换,对变换后的场域形成另一个有限元方程。内外区域的方程在公共边界上耦合。结果表明,该方法使用1/9甚至更少的单元即可达到传统有限元法的精度。与传统有限元法相比,该方法大量减少生成的网格单元数、计算所需的内存和时间。已在二维和三维开域问题计算中实现了该方法。     

T-小波配点边界元法

现有T-小波边界元法都基于Galerkin法,要计算二重边界积分,比较复杂。工程中需要一种简便高效的边界元算法。基于δ-函数构造了T-小波,将其应用于边界元系数矩阵压缩,形成T-小波配点边界元法。算例表明,采用T-小波配点边界元法在保持较高精度的同时,计算时间为O(NlgN),内存消耗为O(N)。     

二维接触问题边界元法的研究进展

工程实际中经常涉及到弹性体的接触分析问题 ,人们对此问题进行了大量的研究 .随着计算力学和计算机技术的快速发展 ,非常复杂的接触问题已得到了成功地解决 .本文回顾了使用边界元法处理接触问题的情况及目前的研究进展 ,详细叙述了处理这类问题的理论方法及相应的公式 ,然后讨论了解决这类问题所采用的边界元法的步骤和各种数值方法 ,同时给出了的大量的有关接触问题研究的参考文献及作者近期的研究工作 ,并提出一些有待进一步研究的问题     

基于扩展单元插值法二维弹性问题的边界元法分析

本文把一种新型的插值方法-扩展单元插值法,用于二维弹性问题的边界元法求解。扩展单元是在原非连续单元两端添加虚节点,将非连续单元变成阶次更高的连续单元。原非连续单元的内部点被称为源节点,其形函数用来构建源节点和虚节点之间的关系,被称为RawShape。扩展单元的形函数是由源节点和虚节点构造,用于边界物理变量的插值, 称之为FineShape。扩展单元继承了连续和非连续单元的优点,同时克服了它们的缺点;既可以插值连续场,也可以插值非连续场,在不改变方程自由度的前提下(边界积分方程只在源点处配置),把插值精度提高了至少两阶,最大限度的发挥了边界积分方程试函数可以不连续的特性。最后通过数值算例来验证本文方法的精度和收敛性。     

结构极限分析的Galerkin边界元方法

求解结构极限载荷的主要困难在于如何处理好计算精度和计算效率的统一。利用 Galerkin边界元方法的应力精度高的优势 ,基于极限分析的下限定理建立了结构极限分析的计算格式。同时利用 Galerkin边界元弹塑性增量计算中同一增量步上不同迭代步的应力差作为基矢量构造了自平衡应力场 ,将结构极限分析归结为非线性规划问题 ,并通过复合形法直接进行求解 ,得到了二维结构在比例载荷作用下的下限乘子。数值计算结果表明 ,该文所用方法的计算精度和计算效率都是令人满意的     

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。