基于sinh-sigmoidal组合式变换的薄型结构边界元分析方法

作者：张亚萍. 日期：2023-11-01/span> 浏览：1115 查看PDF文档

摘要:采用边界元法(BEM)分析薄型结构弹性静力学问题时,存在近奇异积分计算难题,为此,提出了一种非线性sinh-sigmoidal组合式变换方法,并将其集成到边界元程序,以消除积分在径向和角度方向的近奇异性。首先,针对积分单元运用了自适应分块技术,采用迭代sinh变换消除了积分核函数在径向上的近奇异性;然后,考虑sigmoidal变换核函数能向积分区间两端大量聚集高斯积分点的特点,其可用于消除角度方向上的近奇异性;最后,将sinh-sigmoidal组合变换方法集成到边界元程序,并以螺栓连接薄型垫片为分析对象,分别运用有限元法(FEM)与边界元法(BEM)对其弹性静力学问题进行了数值分析,验证了该方法的有效性。分析结果表明:在理想工况下,计算垫片各向面力的平均误差时,该方法具有良好的收敛性;在实际工况下,分析预紧力作用下薄型垫片的表面节点位移变化情况时,基于有限元法和边界元法的计算误差均小于1%,但边界元法的运算规模和计算效率优势明显。研究结果表明:sinhsigmoidal组合变换法可有效消除积分在径向和角度方向的近奇异性;集成该方法的边界元程序在分析薄型垫片的弹性静力学问题时,具备相对较高的计算效率和计算精度。

关键词:密封性能;非线性变换法;弹性静力学特性分析;近奇异积分计算;边界元法;有限元法;计算效率;计算精度

中图分类号:TH131.3;TH114文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)10-1566-08

本文引用格式:

张亚萍.基于sinh-sigmoidal组合式变换的薄型结构边界元分析方法［J］.机电工程,2023,40(10):1566-1572,1582.

ZHANG Yaping. Boundary element analysis method for thin structures based on sinh-sigmoidal combined transformation［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(10):1566-1572,1582.