基于混合有限元格式的完美匹配层与多次透射公式人工边界比较研究 被引量：7

1

作者 李宁 谢礼立 翟长海 《地震学报》 CSCD 北大核心 2007年第6期643-653,共11页

介绍了完美匹配层(PML)人工边界可以吸收不同频率和任意角度入射波的原理以及PML人工边界的构造方法.在此基础上,将PML人工边界应用于地震波动数值模拟的速度-应力混合有限元格式中,探讨了PML应用的可行性,并通过数值试验研究了PML人工... 介绍了完美匹配层(PML)人工边界可以吸收不同频率和任意角度入射波的原理以及PML人工边界的构造方法.在此基础上,将PML人工边界应用于地震波动数值模拟的速度-应力混合有限元格式中,探讨了PML应用的可行性,并通过数值试验研究了PML人工边界的反射率,比较了PML人工边界与多次透射公式(MTF)人工边界应用于体波和面波模拟中数值反射的差异,对两种边界的透射效果进行了分析.结果表明,尽管数值离散后PML人工边界不再保持完美匹配特性,但PML人工边界在近场波动数值模拟中可获得比MTF人工边界更为理想的吸收效果,在角点透射、大角度掠射情形下尤为明显;PML人工边界在混合有限元格式的数值算法中,未见失稳等不良反应,比MTF人工边界有更好的稳定性;在合理选择参数的情况下,PML人工边界的运算量可接受. 展开更多

关键词 完美匹配层 多次透射公式 弹性波 人工边界 混合有限元

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基于多次透射公式和无奇异边界元法模拟全非线性数值波浪水池（英文） 被引量：2

2

作者 徐刚 白旭 +1 位作者 马小剑 朱仁庆 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期1062-1070,共9页

文章基于势流理论对全非线性的三维数值水池进行了模拟,其控制方程由无奇异边界积分方程法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM)进行离散求解,在求解全非线性的自由面微分方程时,文中采用混合欧拉—拉格朗日法(Mix... 文章基于势流理论对全非线性的三维数值水池进行了模拟,其控制方程由无奇异边界积分方程法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM)进行离散求解,在求解全非线性的自由面微分方程时,文中采用混合欧拉—拉格朗日法(Mixed Eulerian-Lagrangian,MEL)和四阶Adams-Bashforth-Moulton(ABM4)预报—修正方法,为了避免结果发散即增强数值稳定性,文中采用B样条法来光顺波面。同时,在远方辐射控制面上采用多次透射公式方法(Multitransmitting Formula,MTF)来进行消波,文中得到的结果与理论解进行了比较,结果表明该方法可用来有效模拟全非线性的数值波浪水池。 展开更多

关键词 数值波浪水池 无奇异边界积分法 多次透射公式

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求解散射问题中消除多次透射边界飘移失稳措施的效果分析 被引量：2

3

作者 唐晖 李小军 《地震研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期493-502,I0001,共11页

针对应用多次透射人工边界公式求解散射问题时可能出现的飘移失稳现象,对比分析了实时降阶法、修正算子法、附加黏弹器法和改进输入法的消飘效果和对计算精度的影响,结果表明:4种方法均可有效消除或抑制比较缓慢的飘移失稳现象;飘移趋... 针对应用多次透射人工边界公式求解散射问题时可能出现的飘移失稳现象,对比分析了实时降阶法、修正算子法、附加黏弹器法和改进输入法的消飘效果和对计算精度的影响,结果表明:4种方法均可有效消除或抑制比较缓慢的飘移失稳现象;飘移趋势强烈时,修正算子法和附加黏弹器法可能无法有效地抑制失稳;当阻尼较小时,采用实时降阶法可能引入额外的低频误差;在能够确定适当参数值的前提下,修正算子法和附加黏弹器法能够提高低频计算精度;改进输入法则无需人为设置参数,能够在抑制飘移失稳的同时提高计算精度。 展开更多

关键词 多次透射人工边界公式 飘移失稳 消飘措施

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消除多次透射公式飘移失稳的措施 被引量：31

4

作者 周正华 廖振鹏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期550-554,共5页

基于对双曲型偏微分方程数值解稳定性的　ＧＫＳ　（Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ，　Ｋｒｅｉｓｓ　ａｎｄ　Ｓｕｎｄｓｔｒｏｍ）准则的一种物理解释，提出了在波动数值模拟中消除多次透射公式飘移失稳的一个简单措施，并用波源问题和散射问... 基于对双曲型偏微分方程数值解稳定性的　ＧＫＳ　（Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ，　Ｋｒｅｉｓｓ　ａｎｄ　Ｓｕｎｄｓｔｒｏｍ）准则的一种物理解释，提出了在波动数值模拟中消除多次透射公式飘移失稳的一个简单措施，并用波源问题和散射问题的数值试验检验了这一措施在稳定实现多次透射公式中的有效性． 展开更多

关键词 多次透射公式 波动 数值模拟 飘移失稳 消除措施 GKS准则 波源 散射 震源时间函数 人工边界条件

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多次透射公式在衰减波场中的实现 被引量：13

5

作者 陈少林 廖振鹏 《地震学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期272-279,共8页

在多次透射公式的基础上 ,引进一衰减系数 ,用来模拟外行的衰减波 ,将透射公式推广到考虑衰减波入射时的情形 ;并对衰减波入射时两种极限情形下 (理想稳态和理想暂态情形 )的反射系数进行了分析 .结果表明 ,多次透射公式对弱衰减波仍可... 在多次透射公式的基础上 ,引进一衰减系数 ,用来模拟外行的衰减波 ,将透射公式推广到考虑衰减波入射时的情形 ;并对衰减波入射时两种极限情形下 (理想稳态和理想暂态情形 )的反射系数进行了分析 .结果表明 ,多次透射公式对弱衰减波仍可适用 ,对于强衰减波则需应用加衰减系数的多次透射公式进行透射 .最后 ,通过两相介质两个数值实验 ,验证了该边界条件在模拟衰减波时的精度 . 展开更多

关键词 多次透射公式 衰减波场 数值实验 人工边界条件 入射波

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多次透射边界在ANSYS软件中的应用 被引量：20

6

作者 孔戈 丁海平 +2 位作者 金星 周健 张冬茵 《工程抗震与加固改造》 2005年第2期67-70,26,共5页

利用ANSYS二次开发语言APDL和UIDL语言编制了用户程序包,使ANSYS在进行土—结构系统动力分析时,通过每一步计算,都能够利用模拟无限域影响的人工边界条件———多次透射公式对边界节点的位移进行修正的方法,实现了多次透射边界条件在AN... 利用ANSYS二次开发语言APDL和UIDL语言编制了用户程序包,使ANSYS在进行土—结构系统动力分析时,通过每一步计算,都能够利用模拟无限域影响的人工边界条件———多次透射公式对边界节点的位移进行修正的方法,实现了多次透射边界条件在ANSYS中的应用。数值实验表明,这种方法能够提高ANSYS进行土—结构体系动力反应分析时的计算精度,同时,也简化了地震动输入的处理步骤。 展开更多

关键词 ANSYS软件 多次透射边界 应用 二次开发语言 多次透射公式 人工边界条件 透射边界条件 动力反应分析 IDL语言 地震动输入 APDL 动力分析 结构系统 边界节点 数值实验 计算精度 结构体系 处理步骤 程序包 无限域

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多次透射公式飘移问题的控制方法 被引量：3

7

作者 孔曦骏 邢浩洁 +1 位作者 李鸿晶 周正华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3097-3109,共13页

多次透射公式(multi-transmitting formula, MTF)是在近场波动数值模拟中一种广泛应用的人工边界条件,具有形式简单、精度可控和通用性好的优点,但高阶MTF与有限元方法相结合有时会出现飘移问题.现有的几种MTF消飘方法往往会显著地影响... 多次透射公式(multi-transmitting formula, MTF)是在近场波动数值模拟中一种广泛应用的人工边界条件,具有形式简单、精度可控和通用性好的优点,但高阶MTF与有限元方法相结合有时会出现飘移问题.现有的几种MTF消飘方法往往会显著地影响边界精度,为此本文提出一种新的消飘因子修正MTF格式,能够在较高精度水平下实现对飘移问题的有效控制.该方法保持MTF的一次透射项不变,仅对各高次透射误差项进行修正,从而大幅降低了因消飘因子造成的精度损失.消飘因子设置格式确保在零频和零波数情形下能够满足GKS准则,从理论上保证了消飘目标的实现.进一步给出该方法的高阶统一形式,并将传统的消飘因子修正MTF的方法归结为该统一形式的一个特例.通过反射系数分析,证明本文方法不仅具有精度优势,而且消飘因子选取的适应性更强、取值范围更广.数值算例表明,本文的消飘因子对波动能量比较集中的法向和小角度透射波动的模拟精度影响很小,在控制高阶MTF飘移问题和保持模拟精度方面,均能够取得明显效果. 展开更多

关键词 波动数值模拟 人工边界条件 多次透射公式 飘移失稳 消飘因子

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考虑衰减波特性的透射边界及其实现 被引量：3

8

作者 朱志辉 余志武 +1 位作者 吴方伯 尚守平 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1-5,共5页

针对几何衰减外行波,推导了几何衰减平面波多次透射边界、几何衰减球面波多次透射边界以及2种边界的频域反射系数,与无衰波多次透射边界相比,基于几何衰减波特性的多次透射边界在透射几何衰减外行波时,反射系数最小.通过对有限元分析软... 针对几何衰减外行波,推导了几何衰减平面波多次透射边界、几何衰减球面波多次透射边界以及2种边界的频域反射系数,与无衰波多次透射边界相比,基于几何衰减波特性的多次透射边界在透射几何衰减外行波时,反射系数最小.通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发,成功地将几何衰减波多次透射边界、无衰波多次透射边界以及粘弹性人工边界嵌入到有限元软件中,由3种人工边界下散射问题的有限元数值算例结果可知:考虑衰减波特性的二阶透射边界计算精度最高. 展开更多

关键词 土-结构动力相互作用 有限元 粘弹性人工边界 多次透射边界 衰减波

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局部和全局边界条件的组合

9

作者 景立平 廖振鹏 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2000年第3期8-14,共7页

时域局部人工边界是以行波概念为基础的，原则上不能用于模拟零频分量（消减运动）．Ｗｏｌｆ提出了能同时模拟零频分量和行波的双渐近一多向透射边界．本文指出，在这一组合中的双渐近边界的高频渐近项是不合理的，还可能降低模拟精度... 时域局部人工边界是以行波概念为基础的，原则上不能用于模拟零频分量（消减运动）．Ｗｏｌｆ提出了能同时模拟零频分量和行波的双渐近一多向透射边界．本文指出，在这一组合中的双渐近边界的高频渐近项是不合理的，还可能降低模拟精度．据此，本文提出一种概念清楚、简便实用的组合方案——多次透射一静力边界，并通过数值试验对此方案进行检验． 展开更多

关键词 多次透射公式 边界条件 土-结动力相互作用

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常数分布Rankine源法与二阶绕射问题精度研究 被引量：7

10

作者 徐刚 段文洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1144-1152,共9页

为了准确地预报作用在浮体上的非线性水动力,采用时域二阶理论对非线性波物相互作用问题进行了研究.对自由面条件和物面条件进行Taylor级数展开和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题.使用基于Rankine源的边界元法计算每一时刻的流场... 为了准确地预报作用在浮体上的非线性水动力,采用时域二阶理论对非线性波物相互作用问题进行了研究.对自由面条件和物面条件进行Taylor级数展开和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题.使用基于Rankine源的边界元法计算每一时刻的流场,并在自由面上采用积分格式的自由面条件(IFBC);在远方控制面上采用多次透射边界条件(MTF).以圆球绕流和直立圆柱桩的二阶绕射问题为例,研究了所述方法的数值精度,经过对数值结果的比较与分析,得出了该方法精度较低的原因,并且得到MTF和IFBC可以有效地用于时域二阶问题的数值模拟,在远方人工边界上达到无反射的效果. 展开更多

关键词 二阶水动力 人工边界条件 积分格式 多次透射公式 积分格式自由面条件

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不规则波中二阶辐射问题时域数值模拟 被引量：2

11

作者 徐刚 段文洋 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期748-755,共8页

能够有效地模拟不规则波中非线性的波物相互作用是深海工程领域一直关心的热点问题,因此有必要采用时域理论对不规则波中非线性的波物相互作用进行研究和分析。对自由面和物面条件进行Taylor级数和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问... 能够有效地模拟不规则波中非线性的波物相互作用是深海工程领域一直关心的热点问题,因此有必要采用时域理论对不规则波中非线性的波物相互作用进行研究和分析。对自由面和物面条件进行Taylor级数和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题。使用基于Rankine源的边界元法计算每一时刻的流场,并在自由面上采用积分格式的自由面条件;在远方控制面上采用多次透射边界条件以及其耦合阻尼区的边界条件;对做不规则垂荡运动的截断圆柱所受到的水动力进行了时域数值模拟。结果表明:文中方法可以用于时域研究不规则波中的二阶问题,在人工边界处达到无反射的效果。 展开更多

关键词 不规则波 二阶水动力 截断圆柱 人工边界条件 积分格式 多次透射公式 阻尼区

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半潜柱体垂荡运动二阶水动力分析 被引量：5

12

作者 徐刚 段文洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期414-420,共7页

非线性波物相互作用一直是深海工程领域关心的热点问题,因此有必要采用二阶时域理论对非线性波物相互作用问题进行研究分析.对自由面条件和物面条件进行Taylor级数展开和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题.使用基于Rank ine源的边... 非线性波物相互作用一直是深海工程领域关心的热点问题,因此有必要采用二阶时域理论对非线性波物相互作用问题进行研究分析.对自由面条件和物面条件进行Taylor级数展开和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题.使用基于Rank ine源的边界元法计算每一时刻的流场,并在自由面上采用积分格式的自由面条件;在远方控制面上采用多次透射边界条件;同时,对做强迫正弦垂荡的半潜柱体进行了时域模拟,讨论了二阶水动力对浮体受力的影响,并将数值结果与相关文献中的结果进行了比较和分析.结果表明采用文中方法得到的数值结果准确、稳定和高效. 展开更多

关键词 二阶水动力 半潜柱体 人工边界条件 积分格式 多次透射公式 积分格式自由面条件

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二维自由面条件和辐射条件的数值模拟 被引量：1

13

作者 孙善春 戴遗山 王建方 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2004年第2期17-25,共9页

在时域内对二维自由面条件和远方辐射条件进行数值模拟,自由面条件采用先积分后离散的处理方式,远方条件采用匹配积分方程的方法和透射理论的人工边界方法处理。分别计算了圆柱与水面直交和斜交时的水动力系数以及摇板造波问题的速度势... 在时域内对二维自由面条件和远方辐射条件进行数值模拟,自由面条件采用先积分后离散的处理方式,远方条件采用匹配积分方程的方法和透射理论的人工边界方法处理。分别计算了圆柱与水面直交和斜交时的水动力系数以及摇板造波问题的速度势,计算结果与文献值和理论值符合程度良好。 展开更多

关键词 匹配法 多次透射公式 人工边界 自由面条件

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一维饱和两相介质地震反应的显式积分格式

14

作者 张波 陈学良 +1 位作者 董捷 李铁飞 《地震学报》 2025年第4期556-568,共13页

以饱和两相介质土力学模型为基础,建立了一维P波和S波波动的动力方程组。针对该动力方程组,采用伽辽金加权余量法进行空间离散,之后采用中心差分法与纽马克(Newmark)线性加速度法(γ=1/2,β=1/6)相结合的时间步进法进行时间离散,得到了... 以饱和两相介质土力学模型为基础,建立了一维P波和S波波动的动力方程组。针对该动力方程组,采用伽辽金加权余量法进行空间离散,之后采用中心差分法与纽马克(Newmark)线性加速度法(γ=1/2,β=1/6)相结合的时间步进法进行时间离散,得到了求解有限元动力方程的全显式时域逐步积分公式。接着结合透射人工边界求解饱和两相介质近场波动问题,并用内源波动和外源散射两个数值算例对该算法的合理性进行了验证。其中:内源波动算例是将一维柱体在阶跃荷载和正弦荷载作用下的数值解与相应的解析解进行对比,二者计算结果基本一致;外源散射算例是用该数值算法求解饱和半空间的地震响应,计算结果符合弹性波动理论。这足以证明本文推导的显式有限元方法的正确性与有效性,也为求解结构动力方程及波动方程提供了一种有效方法。 展开更多

关键词 饱和两相介质 土力学模型 显式有限元方法 纽马克(Newmark)线性加速度法 多次透射人工边界

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