无单元Galerkin法大地电磁三维正演模拟

无单元Galerkin法(EFGM)作为一种相对成熟的无网格方法,避免了网格剖分,其精度高,适用于复杂电导率分布和复杂边界形状的计算。本文将EFGM用于大地电磁三维正演,详述了三维EFGM形函数的构造过程,从大地电磁三维变分问题出发,利用Galerkin法结合高斯积分公式推导了相应的系统矩阵离散表达式,简述了边界条件的加载技术,研究了支持域尺寸对EFGM三维正演计算精度的影响,最后通过数值计算验证了EFGM三维算法的正确性。     

复杂模型的大地电磁测深无单元法正演模拟

无网格方法是伴随着工程计算领域的深入发展而应运而生的一种新兴数值计算方法,作为有限元等传统方法的补充和发展,在近十几年里得到了广泛的关注。本文将无单元Galerkin法(EFGM)应用到二维大地电磁正演模拟中,推导了对应无单元法的等价线性方程组,采用滑动最小二乘法构造形函数,本质边界条件采用罚因子法处理,编制了对应EFGM的程序,通过一维层状模型验证了算法的正确性,通过倾斜接触面大地电磁模型的计算和分析,验证了无网格法计算复杂模型便利的特点,对于地下倾斜低阻异常体,TM模式能较好的反映异常体的产状,而TE模式则不能反映。对于地下倾斜高阻异常体,TM、TE模式均不能反映出其产状。     

EFG法在土体固结中的应用

EFGM作为一种新的数值计算方法，具有只需节点信息而无段单元的特性，故在解固结方程方面有很大的优势。在计算分析中，此法容易构造固结方程的EFGM刚度矩阵和处理不同边界条件。对单面排水等条件的计算结果表明，EFGM在解决固结变形问题上，精度较高，处理边界准确。     

重力异常二维正演中的无网格方法

无网格法是一类新型数值算法,具有精度高、高阶形函数构造与物性加载便利等特点,在计算力学领域应用广泛。将无网格方法（PIM、RPIM及EFGM）用于重力异常场二维正演计算:首先从重力异常二维变分问题出发,利用Galerkin法结合高斯积分公式推导了对应的无网格离散系统矩阵表达式;其次通过数值试验得出了RPIM-MQ、RPIM-exp及EFGM-exp形状参数的建议值,最后比较分析了最优形状参数下不同无网格法的计算效果。结果表明:无网格法适用于介质物性分布变化较大的重力异常二维正演,exp函数形状参数α_c最优取值区间为[1.5,1.7],β建议值为0.6,MQ函数q取值区间为-4.1~1.9;EFGM较PIM及RPIM具有更高的计算精度。      

用无网格伽辽金法求解稳定地下水流问题

详细介绍了无网格伽辽金法（EFGM）基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的稳定地下水流问题,用具体算例将无网格伽辽金法计算结果与传统有限元法（LFEM）计算结果作比较,计算表明无网格伽辽金法具有较高的精度。     

无单元伽辽金法及其在瞬态温度场中的应用研究

无单元伽辽金法(EFGM)采用移动的最小二乘法构造形函数,和有限元相比,它只需结点信息而不需要单元信息.简述了无单元法的基础理论,推导出瞬态温度场的无单元法计算公式,采用罚函数法引入了第一类边界条件,编制了相应的计算程序.通过应用于经典的瞬态温度场例子,和有限元结果作比较,说明了无单元法具有精度高、前后处理简单等优越性,是一种具有较大发展潜力的新数值计算方法.     

接触摩擦问题的数值模拟

无网格伽辽金法(EFGM)可脱离单元的概念,特别适合岩体裂纹面的接触摩擦分析。基于EFGM,在裂纹面引入罚参数,通过迭代计算,得到裂纹面真实的应力状态,从而模拟闭合裂纹的粘接、滑移和张开行为,数值结果表明该方法是合理可行的。     

工程计算力学中的正交基无网格方法

发现并研究了无网格伽辽金法(EFGM)节点不良分布以及采用一般高次多项式基构造形函数时产生数值解振荡的问题.提出工程计算力学的正交基无网格伽辽金法(MLMBOB),并以罚函数法引入强加边界条件,离散化得到偏微分方程的数值解.该方法保留了无网格伽辽金法所拥有的优秀品质,去除了其中的一些缺陷,使得用高次正交基作逼近时有高计算精度,它适合于工程计算中诸多计算问题.并用算例及其误差分析证实了该方法的优越性.     

水平集和无网格耦合法在裂纹扩展中的应用

提出了一种模拟裂纹扩展的水平集和无网格耦合方法。由于水平集和无网格方法都是建立在离散节点上,因而可以很自然地实现耦合。在该方法中,两个在裂尖处相互正交的水平集不仅用于描述裂纹的几何形态和裂尖位置,而且用于建立无网格伽辽金法（简称EFGM）不连续近似函数中的Heaviside跳跃项和裂尖处的Westergaard扩展项。当裂纹扩展时,则由水平集更新算法确定新裂纹的位置。水平集和无网格耦合法无需使用可视法、衍射法或透明法,克服了这些方法在裂尖处人为引入的不连续且能很好地再生 奇异场;而且节点影响域不受裂纹线切割的影响,在计算中往往使用较小的影响域,保持了整体刚度矩阵的带状、稀疏性;另外,水平集简化了扩展节点的选取和附加函数的建立,其更新过程无需求解演化方程,实现简单且易于编程。数值算例表明本文方法具有较高的计算精度,其模拟的裂纹扩展路径与试验结果吻合得很好,从而验证了本文方法的正确性和可行性。     

含单个孔洞岩盐路基稳定性的无网格分析

用无网格伽辽金法计算了孔洞边缘危险点的应力。对含单个孔洞岩盐路基的稳定性进行了分析,给出了针对不同孔洞埋深的临界载荷。数值结果表明,EFGM对于解决含有单个孔洞的应力集中问题,是有效且灵活的。     

岩土工程数值模拟新方法

论述了岩土工程数值模拟的新进展和近年来新出现的数值模拟方法,重点介绍了无网络伽辽金法（ＥＦＧＭ）和数值流形法（ＭＭ）的原理及其在岩土工程中的应用,指出了今后研究的重点方向。     

无网格伽辽金法(EFGM)模拟不连续面

无网格伽辽金法（ＥＦＧＭ）是最近出现的一种新的数值方法。该法只需节点信息,不需将节点连成单元;此外,还有精度高、后处理方便等优点。本文论述如何用该法模拟不连续面,并给出算例。     

Modelling of contaminant transport through landfill liners using EFGM

Modelling of contaminant transport through landfill liners and natural soil deposits is an important area of research activity in geoenvironmental engineering. Conventional mesh‐based numerical methods depend on mesh/grid size and element connectivity and possess some difficulties when dealing with advection‐dominant transport problems. In the present investigation, an attempt has been made to provide a simple but sufficiently accurate methodology for numerical simulation of the two‐dimensional contaminant transport through the saturated homogeneous porous media and landfill liners using element‐free Galerkin method (EFGM). In the EFGM, an approximate solution is constructed entirely in terms of a set of nodes and no characterization of the interrelationship of the nodes is needed. The EFGM employs moving least‐square approximants to approximate the function and uses the Lagrange multiplier method for imposing essential boundary conditions. The results of the EFGM are validated using experimental results. Analytical and finite element solutions are also used to compare the results of the EFGM. In order to test the practical applicability and performance of the EFGM, three case studies of contaminant transport through the landfill liners are presented. A good agreement is obtained between the results of the EFGM and the field investigation data. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

弹性地基上水工结构各向异性Mindlin底板计算分析的无单元法（EFGM）

无单元法（element free galerkin method）是一种基于滑动最小二乘法构造插值函数的无网格数值方法。以该方法中插值函数及其导函数为基础,从变分原理出发,建立了弹性地基上正交各向异性Mindlin板的无单元法求解控制方程,其中弹性地基采用Winkler地基模型。对该理论方法进行了相应的程序实现,最后通过算例分析表明了提出方法用于水工结构中弹性地基板问题分析的可行性和有效性。     

大体积混凝土温度裂缝扩展过程模拟

大体积混凝土的温度裂缝是关系到水电工程中混凝土大坝安全的重要问题,它贯穿混凝土坝的施工期直至运行期。重点探讨了应用无网格法求解大体积混凝土温度裂缝扩展过程的模拟方法。无网格法采用节点来离散求解域,特别适用于裂缝开裂过程的模拟。结合混凝土热传导问题推导了伽辽金无网格方法控制方程和基本算法步骤,编制了混凝土温度场计算和温度裂缝扩展过程模拟的无网格法程序,通过具体的算例验证了所编制的伽辽金无网格程序的正确性。数值算例的计算结果表明,无网格法能够有效地模拟混凝土块在温度应力作用下的开裂发展过程,计算结果符合大体积混凝土块在均匀温降和基础强约束条件下的裂缝分布规律。     

模拟裂纹传播的新方法——无网格伽辽金法

无网格伽辽金法采用移动最小二乘法构造位移函数，由于它脱离了单元的概念，因此特别适合岩体介质裂纹的传播分析，计算了拉伸荷载作用下裂纹尖端的应力集中，对J积分围线作了进一步的讨论；运用无网格伽辽金法模拟岩体介质中的不连续面，计算了压剪复合型裂纹的应力强度因子，运用不同的断裂准则对裂纹的传播进行了分析模型，数值结果表明该方法与实验结果符合得很好。     

考虑非线性徐变的混凝土温度裂缝扩展过程模拟

混凝土温度应力超过相应龄期的抗拉强度一半时,混凝土的徐变变形不再与应力呈线性关系。采用一个混凝土非线性徐变模型来进行混凝土的温度应力计算,并给出了相应的算法。同时,吸取无网格方法在裂缝扩展模拟方面的优势,采用无网格方法对混凝土的温度裂缝过程进行了仿真计算。数值算例计算结果表明,所编制的无网格法程序具有较好的收敛性和可靠性,能够有效地模拟混凝土块在温度应力作用下的开裂发展过程,考虑混凝土非线性徐变效应后,在开裂时刻混凝土急剧增加的非线性徐变变形缓和了缝端的温度拉应力,使得相同龄期混凝土的裂缝深度和扩展速率要比只考虑混凝土线性徐变要小一些。