二维位势边界元法高阶单元几乎奇异积分半解析算法 被引量：4

1

作者 胡宗军 牛忠荣 +1 位作者 程长征 周焕林 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期763-768,798,共7页

准确计算几乎奇异积分是边界元法难题之一。目前,对于一般的高阶单元的几乎奇异积分尚缺乏通用高效的计算方法。本文在单元局部坐标系中表征了二维高阶单元的几何特征,提出了源点相对高阶单元的接近度概念。针对二维位势边界元法的3节... 准确计算几乎奇异积分是边界元法难题之一。目前,对于一般的高阶单元的几乎奇异积分尚缺乏通用高效的计算方法。本文在单元局部坐标系中表征了二维高阶单元的几何特征,提出了源点相对高阶单元的接近度概念。针对二维位势边界元法的3节点二次等参单元,构造出与单元积分核具有相同几乎奇异性的近似奇异核函数。从二维位势几乎奇异积分单元积分核中扣除近似奇异核函数,把几乎奇异积分项转换为规则积分和奇异积分两部分之和,规则积分部分用常规Gauss数值积分计算,奇异积分部分由导出的解析公式计算,从而建立了二维位势问题高阶单元几乎强奇异和超奇异积分的半解析算法。算例结果表明了本文半解析算法的有效性和计算精度。 展开更多

关键词 位势 边界元法 高阶单元 几乎奇异积分 半解析算法

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三维Helmholtz积分方程外问题几乎奇异积分的半解析算法 被引量：2

2

作者 胡宗军 牛忠荣 +1 位作者 程长征 周焕林 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期532-537,共6页

边界元法求解声场Helmholtz外问题时,由于简单闭合曲面外的无限域边界积分方程与原边值问题(外问题)不完全等价,从而会在某些激励波数(与相应内问题的特征波数重合)下不能获得唯一解。文章引入一种计算几乎奇异积分的半解析算法,结合CH... 边界元法求解声场Helmholtz外问题时,由于简单闭合曲面外的无限域边界积分方程与原边值问题(外问题)不完全等价,从而会在某些激励波数(与相应内问题的特征波数重合)下不能获得唯一解。文章引入一种计算几乎奇异积分的半解析算法,结合CHIEF点法,在较宽的波数范围内计算了声场外问题近场和远场内的声压。计算结果表明,该算法不仅有效地克服了频域内解的非唯一问题,而且与单纯的CHIEF点法相比能够显著提高计算精度。 展开更多

关键词 边界元法 半解析算法 CHIEF点法 三维Helmholtz外问题

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幂函数剪切模量成层土非线性地震反应的半解析算法 被引量：2

3

作者 王春玲 黄义 曹彩芹 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2005年第2期85-89,共5页

运用文献[1]所建议的动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土料在地震等产生的不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解[2]相结合,提出了该动力非线性方程的半解析时域算法,基于改进的一... 运用文献[1]所建议的动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土料在地震等产生的不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解[2]相结合,提出了该动力非线性方程的半解析时域算法,基于改进的一维剪切梁模型,对剪切模量是其深度的某一幂函数的成层非均质土层,建立了求解土体地震反应的非线性分析技术。针对文献[2]中的土层剖面,做了计算、分析和讨论。 展开更多

关键词 剪切模量 非线性地震反应 幂函数 半解析算法 成层土 应力一应变关系 加卸载准则 非线性方程 非均质土层 滞回特征 加载条件 场地地震 时域算法 分析技术 不规则 解析解 增量法 剪切梁 文献 土体

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基于有限元的线法技术的一种三维半解析算法

4

作者 王振海 孙秦 闫崇年 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期99-102,共4页

在平面有限元线法的基础上 ,结合有限层法的分层离散、层内解析的思想 ,在三维空间中构造出了系统的半解析算法。数值结果表明该方法切实可行 ,具有较高的精度 ,且在网格分划。

关键词 半解析算法 有限层法 有限元线法 三维空间

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6支链台体型Stewart衍生构型位置正解半解析算法 被引量：4

5

作者 叶鹏达 尤晶晶 +2 位作者 沈惠平 吴洪涛 李成刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期393-400,共8页

目前6支链Stewart并联机构位置正解无全解析解或全解析解推导困难,不利于程式化分析计算,本文设计4种6支链台体型Stewart衍生构型,并构建了一种数值法和解析法相结合的半解析算法。通过添加6条虚拟支链,4种衍生构型可重构为同一种12-6... 目前6支链Stewart并联机构位置正解无全解析解或全解析解推导困难,不利于程式化分析计算,本文设计4种6支链台体型Stewart衍生构型,并构建了一种数值法和解析法相结合的半解析算法。通过添加6条虚拟支链,4种衍生构型可重构为同一种12-6台体型拓扑构型;推导了重构构型的协调方程,并针对4种衍生构型,推导了虚拟支链长度的数值解;基于动平台上特征点之间的拓扑关系,推导了重构构型位置正解的全解析解。进一步对比分析了半解析算法与传统数值法在计算位姿正解时的精度、效率和稳定性。数值算例表明,半解析算法的精度与稳定性优于传统数值法至少2倍,但传统数值法的效率是半解析算法的7倍;同时得到了半解析算法的3点构型选取原则。 展开更多

关键词 并联机构 半解析算法 精度 效率 稳定性

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二维正交异性位势问题高阶边界元几乎奇异积分半解析算法

6

作者 胡斌 牛忠荣 +2 位作者 胡宗军 丁信哲 孙学根 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1042-1048,1256,共8页

边界元法中高阶单元上的几乎奇异积分一直难以计算。针对正交各向异性位势问题,提出一个半解析算法准确计算了其高阶单元上的几乎奇异积分。首先将正交各向异性材料中源点到单元的距离函数在局部坐标系下渐近展开,采用级数展开式构造出... 边界元法中高阶单元上的几乎奇异积分一直难以计算。针对正交各向异性位势问题,提出一个半解析算法准确计算了其高阶单元上的几乎奇异积分。首先将正交各向异性材料中源点到单元的距离函数在局部坐标系下渐近展开,采用级数展开式构造出与奇异积分核函数具有相同奇异性的可积近似核函数;然后利用扣除法的思想,原奇异积分核减去近似积分核后再加回,几乎奇异积分便转换为规则部分和奇异部分之和,规则积分采用Gauss数值积分计算,奇异积分由文中推导出解析公式计算。通过两个正交各向异性的热传导算例表明,本文建立的高阶单元半解析算法能准确高效地计算近边界内点位势和位势梯度。 展开更多

关键词 正交各向异性位势 边界元法 高阶单元 几乎奇异积分 半解析算法

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非滑移刚度理论下的空缆线形半解析算法

7

作者 代百华 朱金柱 胡钦侠 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期456-463,共8页

为设计阶段更简洁和准确地计算悬索桥空缆线形,提出了一种锚跨水平张力G预偏量G修正水平力迭代过程的非滑移刚度理论计算方法.基于分段悬链线理论,探讨了空缆线形计算存在的三种不同情况,并以此为计算思路.在任一锚跨水平张力作用下,考... 为设计阶段更简洁和准确地计算悬索桥空缆线形,提出了一种锚跨水平张力G预偏量G修正水平力迭代过程的非滑移刚度理论计算方法.基于分段悬链线理论,探讨了空缆线形计算存在的三种不同情况,并以此为计算思路.在任一锚跨水平张力作用下,考虑鞍座对空缆线形的影响,以各跨无应力索长不变与鞍座两侧的力或力矩平衡为准则,推导了各跨左右鞍槽接触段和悬空段的内力与线形平衡方程,以及迭代过程中待求参数之间的影响矩阵及修正方法,以右边塔索鞍处不动点里程坐标误差为收敛条件,采用了二分法迭代出理论的左锚跨水平张力,进而得到空缆状态下各索鞍的预偏量以及各跨索段内力与线形.通过算例比对,验证了本文方法的可靠性.结果表明,在成桥状态下结构参数已知的基础上,仅需求解左锚跨水平张力一个变量参数,即可得到各跨索股线形与内力以及鞍座预偏量.相比传统的滑移刚度理论方法,本文方法迭代过程方便简洁,易收敛且精度高,无需往复固定或释放一个鞍座约束进行迭代求解,提高了计算效率,适用于任意跨对称或非对称空缆线形的计算. 展开更多

关键词 非滑移刚度理论 空缆线形 半解析算法 影响矩阵 修正方法

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含MSD结构应力强度因子半解析数值算法研究 被引量：3

8

作者 毋玲 孙秦 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期214-217,共4页

对典型多源损伤 ( Multiple Sites Damages,MSD)构型——有限宽板共线孔边随机多裂纹——应力强度因子计算进行了半解析数值算法的细节构造。对参考载荷作用形式下共线孔边单裂纹的组合法应力强度因子系数进行了拟合 ,使用有限元应力计... 对典型多源损伤 ( Multiple Sites Damages,MSD)构型——有限宽板共线孔边随机多裂纹——应力强度因子计算进行了半解析数值算法的细节构造。对参考载荷作用形式下共线孔边单裂纹的组合法应力强度因子系数进行了拟合 ,使用有限元应力计算格式下的单裂纹权函数 ,配合交替迭代法 ,对复杂加载情况下多裂纹应力强度因子进行计算。 展开更多

关键词 多源损伤 应力强度因子 半解析数值算法

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变厚度多层介质结构的一种三维数值半解析方法 被引量：4

9

作者 孙秦 席德科 侯成义 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期71-76,共6页

应用复合材料层合结构分层理论思维，建立起以样条函数、级数及插值相结合的新型三维数值半解析算法，以期解决复材层合变厚度结构的变形及内力分析，并作为该类型结构优化设计的高精度内核计算工具。本文方法克服了一般半解析方法对解... 应用复合材料层合结构分层理论思维，建立起以样条函数、级数及插值相结合的新型三维数值半解析算法，以期解决复材层合变厚度结构的变形及内力分析，并作为该类型结构优化设计的高精度内核计算工具。本文方法克服了一般半解析方法对解析函数类型的过分依赖性；在原始数据准备、计算规模、数值精度、收敛特性及稳定性诸方面都较有限元方法有显著改善；特别对复材层合结构的变厚度区段，无需引入任何理论假设。 展开更多

关键词 三维 数值半解析算法 变厚度 层合结构

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三维声场边界元高阶单元几乎奇异积分半解析法 被引量：4

10

作者 胡宗军 刘翠 牛忠荣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期743-749,892-893,共7页

分析了三维边界元法双线性曲面单元几何特征,定义接近度来表征源点与积分单元的接近程度。在单元局部坐标系中构造与三维声场边界元几乎奇异积分核函数具有相同奇异性的近似函数,从奇异积分核函数中扣除其近似函数从而分离出积分核函数... 分析了三维边界元法双线性曲面单元几何特征,定义接近度来表征源点与积分单元的接近程度。在单元局部坐标系中构造与三维声场边界元几乎奇异积分核函数具有相同奇异性的近似函数,从奇异积分核函数中扣除其近似函数从而分离出积分核函数中主导的奇异函数部分,并将原奇异积分核函数分解为规则核函数和奇异核函数两项积分。规则核函数积分应用常规Gauss数值积分计算,奇异核函数积分在局部极坐标系ρθ下分离积分变量,对变量ρ积分导出解析计算列式,对变量θ积分应用常规Gauss数值积分计算,从而建立一种三维声场边界元高阶单元几乎奇异积分的新的半解析算法,即双线性单元半解析算法。文中给出了内外声场算例,计算结果表明求解三维声场边界元法几乎奇异积分时基于高阶单元的本文的双线性单元半解析算法比线性单元正则化算法更适合处理距离边界更近的声压问题。 展开更多

关键词 三维声场 边界元法 几乎奇异积分 高阶单元 半解析算法

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基于快速有限元的永磁电机绕组涡流损耗半解析高效计算 被引量：13

11

作者 曹龙飞 范兴纲 +2 位作者 李大伟 曲荣海 刘京易 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期153-165,共13页

随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗... 随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗半解析算法。首先,介绍借助快速有限元提取槽漏磁的方法,并构建导体排布模型;其次,推导了导体涡流损耗的低频和高频解析计算方法,并通过搭建基于Matlab和开源有限元软件FEMM的仿真平台将提出的半解析方法予以实现,并与传统商用有限元软件仿真结果进行对比;最后,通过实验进一步验证了其准确性。结果表明,该方法的计算速度提高了近100倍,在较大频率范围内误差小于5%。 展开更多

关键词 永磁电机 绕组涡流损耗 导体排布模型 快速有限元 半解析算法

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深层页岩气非线性渗流的温度效应

12

作者 高旭华 于俊红 +1 位作者 尚新春 朱维耀 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期606-614,共9页

为了研究温度变化对高温高压的深层页岩气藏产能的影响,建立了考虑变温吸附和随温度变化的压缩因子和黏度的页岩气非线性渗流模型,推导了考虑弹性变形和吸附应变的非均匀孔隙度和渗透率演化模型,发展了具有显式迭代格式的高效的半解析算... 为了研究温度变化对高温高压的深层页岩气藏产能的影响,建立了考虑变温吸附和随温度变化的压缩因子和黏度的页岩气非线性渗流模型,推导了考虑弹性变形和吸附应变的非均匀孔隙度和渗透率演化模型,发展了具有显式迭代格式的高效的半解析算法,将数值模拟结果与现场生产数据进行对比,验证了所建立模型和算法的正确性,分析了温度变化对深层页岩游离气、吸附气和总产量的影响.结果表明,压力越高,游离气产量受温度影响越小.当地层温度上升40°C时,浅层页岩游离气的产量降低14.5%,而深层页岩游离气产量增加1.4%.相反,压力越高,温度变化对吸附气产量的影响越大.当温度上升时,浅层和深层页岩吸附气的产量分别降低19.3%和31%.浅层页岩气因温度变化总产量相差约15%,而深层页岩气总产量受温度影响不大.在其他条件相同的情况下,高温高压的深层页岩气前5 a的累计产气量是浅层的1.76倍.所建立的模型和算法可以为深层页岩气的高效开发和优化设计提供参考. 展开更多

关键词 深层页岩气 温度 非线性渗流 非均匀渗透率 半解析算法

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10支链Stewart衍生型并联机构的位置正解及工作空间 被引量：1

13

作者 叶鹏达 尤晶晶 +2 位作者 仇鑫 王林康 茹煜 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第9期1328-1337,共10页

冗余驱动具有刚度大、承载能力强和运动特性好等优点,设计了10-6、10-5两类构型的10支链Stewart衍生构型,构建了一种数值法和解析法相结合的位置正解半解析算法,并分析了两类构型的工作空间。通过引入虚拟支链,两类构型可进一步衍生为... 冗余驱动具有刚度大、承载能力强和运动特性好等优点,设计了10-6、10-5两类构型的10支链Stewart衍生构型,构建了一种数值法和解析法相结合的位置正解半解析算法,并分析了两类构型的工作空间。通过引入虚拟支链,两类构型可进一步衍生为同一种12支链台体型拓扑构型。推导了12支链构型的协调方程,并运用Newton-Raphson法得到虚拟支链的数值解;构建了12支链构型位置正解的全解析数学模型。运用区间分析法研究了两类构型的位置工作空间和姿态工作空间。结果表明,10-5构型的工作空间较规则,且具有良好的对称性。 展开更多

关键词 并联机构 位置正解 半解析算法 区间分析 工作空间

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