局部径向基函数无网格配点法在多层介质热传导问题中的应用

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温度应力对于建筑结构有着不可忽视的影响,温度变化所产生的温度应力不仅会改变砌体等结构的强度,而且可以改变结构中钢材的强度、弹性模量和屈服强度。准确的计算温度的变化值是求解建筑结构的温度应力的重要前提。差分法和有限元法是广大研究者在求解热传导问题的主要方法,但是由于差分法和有限元法受制于本身具有的网格法的缺点,导致在分析长宽比较大的结构热传导时需要划分大量的网格,存在一定的缺陷。由于网格算法的局限性,越来越多的研究者将目光投向了无网格算法,希望能够解决网格算法中存在的问题。
  无网格算法摆脱了有限元等方法对于网格的依赖,在大变形和高维复杂几何形状等工程领域的计算中,具有明显的优越性。径向基函数无网格配点法是众多无网格算法中新兴的一种,它被广泛应用于计算力学、流体动力学等工程领域。但传统全域径向基函数无网格配点法在计算过程中会产生的病态满秩矩阵,限制了该方法的发展。为了解决满秩矩阵的问题,局部化的配点方法被提出来,局部径向基函数配点法就是其中一种,该方法收敛性快,求解精度高,被广泛用于各个工程领域中。
  本文采用局部径向基函数无网格配点法来数值模拟单层、双层以及多层复合薄壁材料的各个时刻的温度值,并通过有限元软件ANSYS和COMSOL的计算结果验证了局部径向基函数配点法的有效性。针对二维多层复合材料的瞬态热传导问题,讨论了不同配点分布以及形状参数的选取对数值结果的稳定性影响,通过与有限元在每个时刻计算结果最小值对比,讨论了局部径向基函数配点法的计算结果的合理性。
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