直线法的弹性力学中的直线法

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在弹性力学的数值方法中,直线法也称有限条带法。现以简单一维热传导方程为例,说明用直线法求解的要点。考虑如下的初边值问题:

式中x为坐标,t为时间,a>0,为一常数,

为满足初边值条件的函数。

用直线,将区间[0,1]分割成n个条带(见图),未知解在直线上的值记为。于是在直线上它满足方程

如用二阶差商代替式(2)右端的偏导数,上述问题就变成下列近似常微分方程组的初边值问题:

方程组(3)可用常微分方程的数值解法求得一组近似解(i=1,2,…,n-1),它代表问题(1)的解u(x,t)在直线上的近似值。再用内插法,就能得到整个区间[0,1]上的近似解。除用差商代替空间导数外,也可用插值公式来逼近。1963年,Г.Ф.捷列宁就是利用这种方法计算钝头体绕流的。他不采用差商代替微商,而改用高次内插多项式逼近微商,并把混合型方程的边值问题化为常微分方程组的两点边值问题。这种方法后来被称为捷列宁方法,由于在定解区域内解的解析性质较好,此法只用三、四个条带,就能达到高阶精度。直线法的另一个主要发展是1951年A. A. 多罗德尼岑提出的积分关系法,它被用于求解空气动力学问题。该法是从守恒型偏微分方程出发,先按某一变量求积,获得一组积分关系式,再用适当的内插公式代替积分关系式中的被积函数,最后导出近似常微分方程组。由于积分后的函数比被积函数更光滑,当被积函数有第一类间断点时,积分仍能给出连续的表达式。因此,当流场中出现间断面时,积分关系法仍能保持物理量的守恒关系,而普通直线法则不能做到这一点。此法曾被用来求解钝头旋转体高速飞行时的绕流问题并获得了成功。为使积分关系法也能适用于边界层的计算,1960年多罗德尼岑还提出广义积分关系法。该法用逐段连续的“权函数”去乘原始方程组中的每一个方程并进行积分。对梯度变化较大的被积函数,可选择适当的权函数加以“平滑”。这样,就能以低级近似来获得高精度的数值解。

三类热边界条件分别是:

第一类热边界条件(温度边界条件)

第二类边界条件(热流边界条件)

第三类边界条件(对流换热边界条件)

这三类边界条件是等价的,具体怎么选取要视具体问题而定。

不同边界条件对应不同的状态,第二类边界条件就是边界上自由振动,没有约束限制水平方向的位移,所以u对x偏导为0。第三类就是加了个弹性支撑,也就是约束,那就肯定有应力等于外支撑给得力。所谓边界条件就是在边界处单元状态,如果边界不受力根据平衡那个地方的内力肯定也为0。

扩展资料:

如果方程要求未知量y(x)及其导数y′(x)在自变量的同一点x=x0取给定的值,即y(x0?)=y0,y′(x0)= y0′,则这种条件就称为初始条件,由方程和初始条件构成的问题就称为初值问题;

而在许多实际问题中,往往要求微分方程的解在某个给定区间a ≤ x ≤b的端点满足一定的条件,如y(a) = A , y(b) = B,则给出的在端点(边界点)的值的条件,称为边界条件,微分方程和边界条件构成数学模型就称为边值问题。

百度百科-边界条件

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    丹易 2025年12月09日

    我是百姓号的签约作者“丹易”

  • 丹易
    丹易 2025年12月09日

    本文概览:网上有关“直线法的弹性力学中的直线法”话题很是火热,小编也是针对直线法的弹性力学中的直线法寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您...

  • 丹易
    用户120909 2025年12月09日

    文章不错《直线法的弹性力学中的直线法》内容很有帮助

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