动力学分析中边界效应的数值流形法研究

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数值流形方法通过有限覆盖系统,充分利用解的局部性质,构造了具备良好间断特性的伽辽金近似解,被广泛应用于岩土工程领域。在利用数值流形方法计算岩土工程中动力无限域问题时,需要应用人工边界方法。研究适用于数值流形方法的人工边界方法,对于解决动力无限域问题具有重要意义。本文针对数值流形方法中人工边界问题,做了以下几个方面的探究:  (1)研究了数值流形方法中计算动力问题时的Newmark法数值阻尼现象。基于运动方程到出的系数矩阵的谱半径,分别讨论了各个变量对数值阻尼大小的影响,并在计算实例中加以比较和验证。  (2)在数值流形方法中引入数个局部人工边界方法。探究了数值流形方法中粘性系数对粘性边界方法应用效果的影响;探究了粘性边界速度参数计算方法对其应用效果的影响;探究比较了数值流形方法中一、二、三阶透射边界优劣;基于Matlab平台编制了数值流形方法中粘性和各阶透射人工边界的程序;比较给出了二阶透射边界在数值流形方法中应用效果最佳的结论。  (3)构造了数值流形方法无限覆盖。给出了其几何形状、权函数、位移函数和位移函数的改进方法。给出了无限覆盖方法刚度方程计算过程。利用算例验证了无限数学覆盖的应力波吸收能力,并猜想了改进方向。
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