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极坐标系下弹性问题的重心插值配点法
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2013.5.26
  • 页码:2031-2040
  • 分类:TU443[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061, [2]山东建筑大学工程力学研究所,山东济南250101
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2010CB732002);国家自然科学基金面上资助项目(51179098);山东大学自主创新基金资助项目f2010TS038);由东建筑大学研究生教育创新计划项目(YCl005)资助项目
  • 相关项目:深部裂隙岩体峰后碎裂变形特性及其锚固效应试验研究
中文摘要:

针对岩土工程中的孔洞及曲梁问题,提出一种在极坐标系下求解二维弹性问题的重心插值配点法。该方法分别在r和θ方向分别布置m和n个节点,生成求解区域上的节点。以一维重心Lagrange插值的张量积插值形式近似二维弹性问题的位移函数,代入位移表达的平衡方程和边界条件,平衡方程和边界条件分别在所有的计算节点和边界节点上精确成立,得到极坐标下弹性力学平衡方程和边界条件的离散代数表达式。利用一维重心Lagrange插值微分矩阵,将离散的平衡方程和边界条件表达为矩阵形式。利用置换法施加边界条件,求得在计算节点处的位移,进而通过微分矩阵直接求得计算节点处的应力。数值算例表明:极坐标下重心插值配点法具有计算格式简单、程序实施容易和计算精度高的特点。

英文摘要:

Aiming at the hole and curved beam problem of geotechnical engineering, barycentric interpolation collocation method, a high accuracy meshless method for solving elastic problems in polar coordinate system was presented. The computational nodes were generated by tensor product from m and n nodes located in r and 0 directions, respectively. The functions of displacement were approximated by tensor product of barycentric Lagrange interpolation in one dimension (1D). The collocation method was used to obtain the systems of algebraic equations of governing equations and boundary conditions. The simple matrix form of the systems of algebraic equations was given using the notation of differential matrices from barycentric Lagrange interpolation in 1D. The boundary conditions were imposed by replacement method. The numerical results of displacements on nodes were obtained by solving the systems of algebraic equations of governing equations. The stresses values on nodes were directly computed using differential matrices. The numerical examples demonstrate that the proposed method has advantages of simple computational formulations, being easy to program and high precision.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874