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二维正交各向异性位势问题边界元法高阶单元几乎奇异积分的半解析算法

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 边界元法的研究现状

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 二维各向同性位势边界元法基本理论

2.1 位势边界元法基本理论

2.1.1 边界元法概述

2.1.2 边界单元法与有限元法对比

2.1.3 边界单元法求解积分方程的思想

2.2 二维各向同性位势问题边暴积分方程

2.3 边界积分方程离散

2.4 位势边界元法中的几乎奇异积分

2.5 本章小结

第三章 正交各向异性位势二次单元几何特征参数

3.1 引言

3.2 正交异性材料特性

3.2 二维位势问题二次单元几何特征

3.3 矢径r求解

3.5 坐标变换的雅可比表达式

3.6 本章小结

第四章 二维正交各向异性位势问题半解析法

4.1.1 正交各向异性位势问题半解析法

4.1.2 正交异性材料位势部分Gauss求解

4.1.3 正交异性材料位势单元奇异积分的解析式求解

4.1.4 基本函数积分的解析列式

4.2 二维正交各向异性位势问题近边界位势的数值算例及结论

4.2.1 例4.1 方形介质闭域热传导问题

4.2.2 例4.2 圆形介质闭域热传导问题

4.2.3 例4.3 环形介质闭域热传导问题

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

许多工程中的实际问题,如热传导、流体流动、弹性扭转等问题,都可以归为位势问题控制方程,本文采用高阶单元边界元法来求解二维正交各向异性位势问题。
  准确计算几乎奇异积分是边界元法难题之一。本文针对二维正交各向异性位势问题边界元法高阶单元分析中的几乎奇异积分计算难题,建立了一种半解析计算公式,该半解析法可以准确计算二次单元上的几乎奇异积分。针对二维正交各向异性位势边界元法的3节点二次等参单元,本文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。从二维正交各向异性位势边界元分析的高阶单元几乎奇异积分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,奇异积分部分由本文推导的解析公式计算,从而建立起了二维正交各向异性位势问题边界元法二次单元几乎奇异积分的半解析算法。
  文中给出了二维正交各向异性材料热传导问题的边界元法高阶单元分析算例,表明了边界元法高阶单元上几乎奇异积分半解析法计算的有效性和准确性。

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