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题名采用黏弹性人工边界时显式算法稳定性条件
被引量：10
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作者
刘晶波
宝鑫
李述涛
王菲
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机构
清华大学土木工程系
军事科学院国防工程研究院
陆军工程大学国防工程学院
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出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期121-134,共14页
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基金
国家自然科学基金(U1839201,51878384)
国家重点研发计划(2018YFC1504305)
+2 种基金
中国博士后科学基金(2020M680575)
博士后创新人才支持计划(BX20200192)
清华大学“水木学者”计划(2020SM005)。
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文摘
黏弹性人工边界是处理无限域波动问题常用的数值模拟方法。采用显式时域逐步积分算法进行计算时,受黏弹性人工边界的阻尼、刚度等影响,人工边界区的稳定性比内部计算域的更严格,尚无明确、实用的稳定性判别准则,这限制了黏弹性人工边界在显式动力分析中的应用。针对二维黏弹性人工边界,利用基于局部子系统的稳定性分析方法和基于传递矩阵谱半径的稳定性判别准则,给出了可代表整体模型局部特征的不同边界子系统的稳定性条件解析解。通过对比分析不同计算区域的稳定性条件及其影响因素,证明了整体模型的稳定性由角点子系统控制。在此基础上,获得了含黏弹性人工边界的整体模型在显示动力计算中的统一稳定性判别准则和简化实用计算方法。在实际应用中,令积分时间步长满足稳定性条件,即可顺利完成整体模型的动力计算。以上研究可为将黏弹性人工边界应用于显式动力计算时积分时间步长的合理选取提供参考。
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关键词
显式时域逐步积分
黏弹性人工边界
数值稳定性
局部子系统
传递矩阵
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Keywords
explicit time domain integration
viscoelastic artificial boundary
numerical stability
local subsystem
transfer matrix
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分类号
O345
[理学—固体力学]
TU311
[建筑科学—结构工程]
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题名采用黏弹性人工边界单元时显式算法稳定性的改善研究
被引量：7
- 2
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作者
李述涛
刘晶波
宝鑫
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机构
清华大学土木工程系
军事科学院国防工程研究院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第6期1838-1849,共12页
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基金
国家自然科学基金(51878384,U1839201)
国家重点研发计划(2018YFC1504305)
+1 种基金
博士后创新人才支持计划(BX20200192)
清华大学“水木学者”计划(2020SM005)资助项目。
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文摘
黏弹性人工边界单元是目前常用的处理半无限空间波动问题的数值模拟方法,可有效吸收计算区域内产生的外行波动.黏弹性人工边界单元具有与内部介质不同的质量密度、刚度和阻尼,受其影响,对整体模型进行显式时域逐步积分时,在边界区域易发生失稳现象,影响整体系统显式积分的计算效率.针对该问题目前尚无行之有效的解决方法.本文针对二维黏弹性人工边界单元,建立可代表整体系统典型特征的侧边子系统和角点子系统,利用传递矩阵谱半径分析方法,基于传统中心差分格式,推导得到局部子系统稳定性条件的解析解.在此基础上通过研究解析解中各物理参数对稳定性条件的影响,给出通过增加人工边界单元的质量密度,以改善采用黏弹性人工边界单元时显式算法稳定性的方法.均匀和成层半空间波动问题算例分析表明,将内部单元质量密度设置为人工边界单元质量密度的上限,可以在保证黏弹性人工边界计算精度的前提下,有效改善整体系统显式时域逐步积分的数值稳定性,大幅提高计算效率.
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关键词
显式时域逐步积分
黏弹性人工边界单元
数值稳定性改善
传递矩阵
谱半径
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Keywords
explicit time domain integration
viscoelastic artificial boundary element
improvement of numerical stability
transfer matrix
spectral radius
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分类号
TU311
[建筑科学—结构工程]
P315.9
[天文地球—地震学]
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