Development of a Combined Boundary Element Method Formulation in Plates and wave Propagation Problem
Boundary element method (BEM), rooted in Keywords: Boundary element method, domain integral, plate buckling, non-uniform field values, plate dynamics, two dimensional wave propagation, mild slope equation.
روش المانهای مرزی که مبتنی بر گسستهسازی مرزهای محیط است، یکی از روشهای عددی قدرتمند در حل مسائل مکانیک محیطهای پیوسته است. بدون تردید این رویکرد در حل برخی از مسائل معادلات دیفرانسیل پارهای بر روشهای مرسوم مبتنی بر گسستهسازی دامنه مانند روش اجزاء محدود و روش تفاضلهای محدود برتری دارد. این روش ترکیبی از حل عددی و تحلیلی است که بر مبنای معادلات انتگرال مرزی توسعه یافته است و منجر به کاهش یک بعدی گسستهسازی و تعداد درجات آزادی مسائل میشود. به علاوه، وجود پیوستگی حل در این روش منجر به محاسبه مقادیر میدانی مانند تنشهای داخلی با دقت بالایی میگردد. همچنین روش المانهای مرزی را میتوان به سادگی در حل مسائل مربوط به محیطهای نامتناهی مورد استفاده قرار داد. علیرغم کارایی این رویه در حل مسائل عددی، بعضاً ظاهر شدن انتگرالهای دامنه در حل مسائل غیرهمگن و وجود انتگرالهای تکین روی مرز و دامنه در روند حل، منجر به بروز چالشهایی در این رویکرد شده است. در این پژوهش، ضمن بررسی راهکارهای موجود برای رفع چنین مشکلاتی، حل انواع مسائل ورق و انتشار موج با استفاده از روش المانهای مرزی ارائه میگردد. در انتخاب این موضوعات تلاش بر آن بوده که به نحوی از مزیتهای عنوان شده روش المانهای مرزی بهره گرفته شود. این مسائل موضوعاتی شامل بررسی کمانش ورق با هندسه دلخواه تحت تنشهای غیریکنواخت، مسائل دینامیک، مسئله وابسته به زمان انتشار موج و حل معادله شیب ملایم که شامل انتشار موج در آب است، را در برمیگیرد. از آنجا که ضابطه حل اساسی در روش المانهای مرزی برای هر معادله متفاوت است، حل مسائل عموماً با بهکارگیری حل اساسی مسئله استاتیک انجام پذیرفته است. این انتخاب منجر به یک روند یکپارچه در حل مسئله میشود اما، معادلات انتگرالی علاوه بر انتگرالهای روی مرز شامل انتگرالهای دامنه نیز میشوند. در این تحقیق با بررسی انواع روشهای موجود برای حل چنین انتگرالهایی، روش نوار محدود که بر اساس گسستهسازی دامنه است و روش انتگرالگیری شعاعی برای تبدیل انتگرالهای دامنه به روی مرز به کار گرفته شدهاند. ایده اصلی بهکار گرفته شده در روش انتگرالگیری شعاعی، اصلاح انتگرال شعاعی در دامنههای مقعر با معرفی یک نقطه کمکی است.