Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Bashir Movahedianattar
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما) بشیر موحدیان عطار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahtab Taghvaei
مهتاب تقوائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Development of Exponential Basis Functions (EBFs) method in solution of some solid mechanics problems on concave domains
The content of this dissertation is arranged in two parts. The purpose of the first part is to enhance the accuracy of the Global Exponential Basis Functions (EBFs) method for solving partial differential equations (PDEs) with constant coefficients on concave domains by using the multiplicative Schwarz method. As it has been demonstrated in solution of some important PDEs in solid mechanics including Poisson, Helmholtz, two-dimensional elasticity and bending of plates differential equations, application of this method simplifies the solving procedure and decreases the computation error. In the second part of this study, a new algorithm of GEBF has been proposed. In this algorithm, unlike the previous one, the solution accuracy is not dependent on the basis selection and the rank of the unknown matrix is higher. In this algorithm, the approximate solution of the homogeneous equation is expressed as a series, using source functions centered on some source points. Since each source function affects a few adjacent boundary points, the rank of the unknown matrix is approximately full and therefore, it is much easier to compute its inverse. Higher precision and accuracy on concave domains is another advantage of this method. To this aim, an appropriate algorithm has been proposed to solve the Helmholtz equation. Then, this algorithm has been extended to other important PDEs in structural engineering problems including the equations of advection-diffusion-absorption, two-dimensional elasticity, bending of plates and forced vibration of plates. The presented examples show that using the new pattern of EBFs method is adequately able to solve different problems on complicated domain shapes with various types of boundary conditions. Key Words The multiplicative Schwarz method, Exponential Basis Functions (EBFs) method, partial differential equations (PDEs), Helmholtz, advection-diffusion-absorption, elasticity, bending of plates, forced vibration of plates
در این پایان‌نامه، ابتدا، با استفاده از روش برهم‌نهی شوارتز متوالی در حل معادلات دیفرانسیل مشتق پاره‌ای تلاش می‌شود تا محدودیت شکل سراسری روش توابع پایه نمایی در حل مسائل روی دامنه‌های غیر محدب شامل مرز داخلی برطرف گردد. همان‌گونه که در حل برخی معادلات پر کاربرد در حوزه مکانیک جامدات نظیر مسائل پواسون، هلمهولتز، دستگاه معادلات الاستیسیته مستوی و معادله حاکم بر خمش ورق نازک نشان داده خواهد شد، به دلیل ماهیت موازی محاسبات در روش شوارتز، کاربرد این روش، سبب تسهیل روند حل و کاهش زمان محاسبات می‌شود. در ادامه، با معرفی یک فرمول‌بندی جدید از شکل سراسری روش توابع پایه نمایی، برخی از مشکلات آن از جمله وابستگی دقت نتایج به نحوه انتخاب پایه‌های تشکیل‌دهنده‌ سری و نیز مرتبه پایین ماتریس ضرایب مجهول، برطرف خواهد شد. ایده‌ اصلی در فرمول‌بندی جدید، بیان جواب همگن به صورت یک سری متشکل از توابع تحریک به مرکزیت نقاط مرجع است؛ به طوری که در هر نقطه مرجع، یک تابع تحریک نظیر وجود دارد. از آن‌جا که تابع تحریک در هر نقطه، تعداد محدودی از نقاط مرزی مجاور را تحریک می‌کند، مرتبه ماتریس ضرایب مجهول حاصل، تقریباً کامل است و محاسبه‌ معکوس آن نسبت به ماتریس ضرایب مجهول در روش پیشین به صورت ساده‌تری انجام می‌شود. دقت بالاتر الگوی جدید در حل مسائل روی دامنه‌های غیر محدب، از دیگر مزایای الگوی پیشنهادی به شمار می‌رود. در این راستا، ابتدا فرمول‌بندی مناسب برای حل معادله هلمهولتز، پیشنهاد می‌گردد. سپس، بر اساس الگوی پیشنهادی، الگوریتمی برای حل تعدادی از معادلات دیفرانسیل پر اهمیت در مهندسی سازه، از جمله معادلات پواسون، هلمهولتز، جابجایی- پخش- جذب، دستگاه معادلات الاستیسیته مستوی و نیز معادلات حاکم بر خمش و ارتعاش هارمونیک ورق نازک، تعمیم داده می‌شود. کلمات کلیدی روش بر‌هم‌نهی شوارتز، روش توابع پایه نمایی، معادلات دیفرانسیل مشتق پاره‌ای، روش بدون شبکه، دامنه‌ غیر‌محدب، پواسون، هلمهولتز، جابجایی- پخش- جذب، الاستیسیته، خمش ورق، ارتعاش هارمونیک ورق

ارتقاء امنیت وب با وف بومی