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采用粘弹性人工边界时显式算法稳定性的改善研究

STABILITY IMPROVEMENT OF EXPLICIT ALGORITHM WHEN USING VISCOELASTIC ARTIFICIAL BOUNDARY

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在显式动力计算中引入粘弹性人工边界时,受人工边界刚度和阻尼等因素影响,整体模型的数值积分稳定性将变得更为严格,这在一定程度上限制了粘弹性人工边界在大规模显式动力计算中的应用.该文基于对采用粘弹性人工边界的显式时域逐步积分算法稳定性条件的分析及其影响因素的研究,提出通过对人工边界附加集中质量来改善其数值积分稳定性的方法,发展了稳定性更优的改进粘弹性人工边界.为确定合理的人工边界质量值,利用基于局部子系统的稳定性分析方法推导得到改进粘弹性人工边界的稳定性条件,通过比较分析给出人工边界质量参数的建议值.采用该建议值后,粘弹性人工边界区的数值积分稳定性条件优于内部计算域的稳定性条件,整体计算模型的稳定性由内部计算域控制,此时可以用常规的稳定性判别准则来确定临界时间积分步长.数值算例表明,该文提出的粘弹性人工边界数值积分稳定性改善方法在提高计算效率的同时保持原人工边界的计算精度,具有较强的实用性.

刘晶波、宝鑫、李述涛、王菲、王栋

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清华大学土木工程系,北京100084

军事科学院国防工程研究院,北京100036

陆军工程大学国防工程学院,江苏,南京210007

粘弹性人工边界 显式时域逐步积分算法 稳定性改善 局部边界子系统 稳定性判别

国家自然科学基金国家自然科学基金博士后创新人才支持计划项目中国博士后科学基金清华大学"水木学者"计划项目

52108458U1839201BX202001922020M6805752020SM005

2023

10.6052/j.issn.1000-4750.2021.10.0836

工程力学
中国力学学会

工程力学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.083
ISSN：1000-4750
年,卷(期)：2023.40(5)
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