The analog boundary integral equation method for nonlinear static and dynamic problems in continuum mechanics

In this paper the Analog Equation Method (AEM), a boundary-only method, is presented for solving nonlinear static and dynamic problems in continuum mechanics. General bodies are considered, that is bodies whose properties may be position or direction dependet and their response is nonlinear. The nonlinearity may results from both nonlinear constitutive relations (material nonlinearity) and large deflections (geometrical nonlinearity). The quintessence of the method is the replacement of the coupled nonlinear partial differential equations with variable coefficients governing the response of the body by an equivalent set of linear uncoupled equations under fictitious sources. The fictitious sources are established using a BEM-based technique and the solution, to the original problem is obtained from the integral representation of the solution to the substitute problem. A variety of static and dynamic problems solved using the AEM are presented to illustrate the method and demonstrate its efficiency and accuracy.

W pracy przedstawiono metodę równań analogowych (AEM), metodę wyłącznie brzegową, do rozwiązywania problemów statyki i dynamiki w mechanice ośrodka ciągłego. W rozważaniach uwzględniono ciała uogólnione, tzn. obiekty, których właściwości mogą zależeć od położenia i prędkości, a ich odpowiedź jest nieliniowa. Nieliniowość może wynikać z równań konstytutywnych (nieliniowość materiałowa) lub być następstwem dużych przemieszczeń (nieliniowość geometryczna). Sednem prezentowanej metody jest zamiana nieliniowych i sprzężonych cząstkowych równań różniczkowych o zmiennych współczynnikach, decydujących o odpowiedzi obiektu, układem ekwiwalentnych zlinearyzowanych i rozprzężonych równań z fikcyjną funkcją wejścia. Funkcja ta określana jest za pomocą metody elementów brzegowych, a rozwiązanie pierwotnego problemu jest otrzymywane na podstawie całkowej reprezentacji rozwiązania problemu zastępczego. W celu demonstracji efektywności i dokładności metody AEM zamieszczono szereg różnych przykładów z dziedziny statyki i dynamiki, które rozwiązano tą metodą.