Численные методы решения интегральный уравнений

Численные методы решения интегральный уравнений 365 Член сингулярный 374 [c.395]

Численные методы решения интегральных уравнений базируются в первую очередь на возможности вычисления самих интегралов, присутствующих в уравнениях, независимо от применяемого способа решения уравнений, идет ли речь о методе последовательных приближений (когда на каждом этапе из- [c.571]

Численные методы решения интегральных уравнений основываются на возможности вычисления входящих в уравнения интегралов [153]. В основном распространение получили два численных метода решения ИУ — последовательных приближений [152] и механических квадратур [19]. В обоих методах всегда приходят к вычислению интегралов от известного выражения. [c.55]

В настоящем разделе метод фиктивного поглощения обобщается на класс динамических смешанных задач для слоисто-неоднородного полупространства с учетом сцепления в области контакта. Обобщение основано на использовании в рамках метода фиктивного поглощения численных методов решения интегральных уравнений первого рода, что позволяет в значительной мере усовершенствовать процесс регуляризации систем интегральных уравнений динамических контактных задач. [c.127]

Однако специфика рассмотренных интегральных уравнений радиационного теплообмена для общего случая заключается в том, что их ядра я ряд параметров заранее не известны и могут быть найдены лишь приближенно. В то же время В классической теории интегральных уравнений Л. 110—116] их ядра и параметры должны быть заданными функциями. Из математики известен целый ряд методов решения интегральных уравнений, которые используются при исследовании процессов радиационного теплообмена. Все эти методы являются приближенными. Они делятся на аналитические и численные, причем, как правило, аналитические приближенные методы являются достаточно эффективным средством лишь для наиболее простых одномерных задач теплообмена излучением. [c.209]

Второй (резольвентный) подход в методах алгебраического приближения основан на резольвентном представлении решения исходного интегрального уравнения теплообмена излучением. На основании известного из математики итерационного метода решение интегрального уравнения можно представить в виде квадратуры, в которой под знак интеграла входят резольвента и известная по условию функция. При этом в свою очередь резольвента от ядра исходного интегрального уравнения удовлетворяет новому интегральному уравнению, в котором фигурируют только оптико-геометрические параметры излучающей системы. Излучающая система аналогично классическому подходу разбивается на зоны, в пределах каждой из которых радиационные характеристики и заданные плотности излучения принимаются постоянными. С учетом такого зонального деления интегральное уравнение для резольвенты аппроксимируется система ми линейных алгебраических уравнений, решаемых численно или аналитически. [c.222]

Из сказанного следует, что численный метод решения сингулярного интегрального уравнения, применяемый раньше для случаев внутренних изолированных треи ин, здесь не может быть прямо использован. В данном случае можно было бы применить квадратурный метод решения интегрального уравнения, построенный на основе квадратурной формулы Гаусса — Якоби [315]. В работе [160] предложен другой (упрощенный) способ численного решения интегральных уравнений типа (IV.66), эффективность которого проиллюстрирована на конкретных примерах. Представим функцию g (г]) в форме [c.126]

В 5.3 рассматривается плоская контактная задача Щ для криволинейной трапеции, в верхнее основание которой вдавливается плоский штамп, нижнее лежит без трения на гладкой плоской поверхности. Криволинейная часть границы свободна от напряжений. Обсуждаются вычислительные аспекты получения неоднородного решения, для которого получены выражения, эффективные во всей области, занимаемой телом. Следы вертикальных смещений однородных решений под штампом имеют осцилляции, количество которых растет с увеличением номера однородных решений. Поэтому существующие методы решения интегрального уравнения недостаточно эффективны. Предлагается эффективная численная схема решения интегрального уравнения контактной задачи с осциллирующей правой частью, основанная на известных спектральных соотношениях для многочленов Чебышева и алгоритме Ремеза. Обсуждаются численные результаты, показывается эффективность предложенного метода. Прослеживаются переходы полученного решения к вырожденному, соответствующему однородной деформации прямоугольника, и к решению для слоя. [c.19]

Суть метода состоит в сведении краевой задачи для дифференциальных уравнений к интегральному уравнению по границе области (или ее части). Он является одним из классических методов исследования и решения краевых задач. В связи с успехами электронно-вычислительной техники появились возможности построения эффективных численных и численно-аналитических методов решения интегральных уравнений. Это привело к интенсивному развитию метода граничных интегральных уравнений, который наряду с конечно-раз-ностными методами и методом конечных элементов успешно применяется в инженерной практике. [c.5]

Имеются в виду свойства численного итерационного метода решения интегрального уравнения (5 78).— Прим ред. [c.193]

КОНЕЧНОРАЗНОСТНЫЕ МЕТОДЫ - численные методы решения алгебраических, дифференциальных, интегральных и интегродифференциальных уравнений, основанные на замене дифференциальных операторов разностными, интегралов - конечными суммами, а функций непрерывного аргумента - функциями дискретного аргумента. Такая замена приводит к системе. [c.28]

Большое внимание уделено численным методам решения линейных и нелинейных задач механики деформирования упругих, упругопластических и вязкоупругих тел, численным методам решения дифференциальных и интегральных уравнений, а также прямым вариационным методам. В учебнике изложены основные положения метода конечных элементов, что обеспечит лучшую подготовленность студентов к изучению курса строительной механики. Даются понятия о методе граничных элементов. [c.3]

Результаты вычислений представлены в графе 3 табл. 11.1. Для сравнения в графе 2 той же таблицы приведены значения а (t), отвечающие точному решению уравнения. Как видно, численный метод дает возможность получить решение интегрального уравнения с достаточно высокой точностью. [c.368]

Численное решение интегральных уравнений с помощью метода последовательных приближений [c.196]

Метод решенная определяется требуемой точностью результатов и характеристикой машины. Для расчетов на прочность посредством машин пригодны йсе существующие численные методы. Задача, например, может быть сведена к системе интегральных уравнений, к системе линейных алгебраических уравнений [1], [49], [50], [82]. Применение электронных цифровых машин с их возможностями вычислений вызывает необходимость создания новых специальных методов [82]. Численные методы решения математических задач на машинах подробно изложены в работе [3]. [c.609]

Величины и распределения номинальных напряжений являются исходными для определения местных напряжений (механических и температурных) в местах конструктивной концентрации напряжений (выточки, галтели, отверстия, витки резьбы и т. д.). Местные напряжения могут быть оценены на основе обширной справочной информации по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений, полученной из решения краевых задач теории упругости, а также из экспериментов (в частности, методом фотоупругости). Значительные возможности в определении местных напряжений в зонах концентрации связаны с расширяющимся применением ЭВМ и численных методов решения краевых задач (методы конечных элементов, конечных разностей, граничных интегральных уравнений). В большом числе случаев местные напряжения в зонах концентрации (с учетом температурных и остаточных напряжений) могут превосходить предел текучести, обусловливая повторное упругопластическое деформирование. [c.10]

До сих пор мы непосредственно решали дифференциальное уравнение энергии пограничного слоя. Рассматривались только те граничные условия, при которых существуют автомодельные решения. При других граничных условиях дифференциальные уравнения движения и энергии всегда можно записать в конечноразностном виде и получить численное решение. Другим плодотворным методом, который часто используется для получения приближенных решений инженерных задач, является решение интегрального уравнения энергии. [c.258]

Решение системы (1) — (12) связано с большими трудностями. Поэтому были рассмотрены различные возможности численного решения задачи. Применение операционного исчисления Лапласа по переменной времени приводит к системе интегральных или (при несколько иной форме решения) интегро-дифференциальных уравнений. Ядра этих уравнений представляют собой решение уравнений теплопроводности и, строго говоря, являются бесконечными рядами по собственным значениям данной краевой задачи. В этих системах остаются две независимые переменные (время и высота в насадке), т. е. имеются двойные интегралы, причем и по Ро и по 2 как с переменным, так и с постоянным верхним пределом получается своеобразная смесь интегральных уравнений Фредгольма и Вольтерра. Поэтому известные аналитические методы, используемые для решения уравнений типа Фредгольма или Вольтерра в отдельности, в данном случае неприменимы. Конечно, полученные интегральные (интегро-дифференциальные) уравнения могут быть решены одним из известных методов численно, тем более, что численные методы для решения интегральных уравнений хорошо исследованы и их сходимость проверена. [c.338]

Как уже отмечалось, за последние годы значительное внимание было уделено решению задачи о поверхностном дефекте в форме полуэллипса в пластине конечной ширины. Были построены численные решения с применением комбинированного метода, метода граничных интегральных уравнений, метода конечных разностей и метода конечных элементов. В трехмерном варианте комбинированного метода [55] для решения задачи о поверхностных дефектах используется общее решение (42) для эллиптической трещины в сочетании с программой метода конечных элементов для пространственных задач. [c.41]

Из решения интегрального уравнения (5.82) с приведенными выше значениями угловых коэффициентов находим распределение плотности потока эффективного излучения R(x) по цилиндрической поверхности. После того как это распределение получено, с помощью (5.106) рассчитывается распределение температуры. В работе [5] уравнение (5.82) решено методом экспоненциальной аппроксимации ядра, вариационным методом и численным интегрированием. В табл. 5.4 приведены результаты этих расчетов для безразмерной величины плотности потока эффективного излучения на стенке R x)/q при определенном значении q на стенках и нулевой температуре на концах полости. Результаты, полученные вариационным методом, лучше согласуются с численным решением, чем результаты, полученные с помощью экспоненциальной аппроксимации ядра. [c.220]

Излагаемый здесь метод численного решения интегральных уравнений (10) в (11) в настоящее время значительно усовершенствован. [c.443]

Рассматриваемая таблица содержит результаты численного решения интегрального уравнения (34) статьи II при значениях оптической толгцины атмосферы г = 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6. Регаение осугцествлялось методом последовательных приближений, причем за нулевое приближение было выбрано выражение (11.39). Для достижения необходимой точности оказалось достаточным вычислить в каждом случае по три приближения (не считая нулевого). [c.519]

Трещина по дуге эллипса или параболы. Полученные в предыдущем параграфе аналитические решения имеют удовлетворительную точность лишь при малых значениях параметра X (в среднем X С 0,6). Увеличение числа приближений приводит,с одной стороны, к довольно громоздким выкладкам, а с другой — несущественно расширяет диапазон применимости решения. Поэтому приведенные асимптотические решения могут служить лишь первыми оценками, позволяющими получить представление о порядке исследуемых величин, характере их изменения и т. д. За исключением крайне редких случаев, когда возможны точные аналитические решения, для получения точных результатов необходимо обращаться к численным методам решения интегральных уравнений с использованием ЭВМ. В качестве иллюстрации применения квадратурного метода решения сингулярных интегральных уравнений рассмотрим задачу о распределении напряжений около гладкой криволинейной трещины в пластине при всестороннем растяжении ее на бесконеч- [c.54]

Численный метод решения интегрального уравнения (4.4), пригодный пря достаточно льших значениях параметра X, указан в работе [13]. Он основан на приближении регулярной части ядра полиномом, с последующим сведением интегрального -уравнения к линейной алгебраической системе. [c.217]

Бакушинский А. Б. О некотором численном методе решения интегральных уравнений Фредгольма первого рода. — Вычислительные методы и программирование , 1966, № 5. [c.339]

Можно предложить и другие методы численного решения интегрального уравнения (2.18) [и аналогичного уравнения (2.28)]. К ним относятся разложения неизвестной функции по какой-либо системе функций, например в ряд Фурье, или в ряды по другим ортргональным системам. Обзор и сравнение различных численных методов решения интегральных уравнений применительно к решению уравнений типов (2.18) и (2.28) для задачи об излучении звука цилиндром конечной высоты приведены в статье [95]. [c.67]

Отметим также, что А. С. Рабиновичем ) был разработан итерационный метод решения интегрального уравнения (5.1). И. Г. Горячевой > уравнение (5.1) было сведено к нелинейному интегральному уравнению типа Гаммерштейна, для численного решения которого был использован метод последовательных приближений. В. М. Александров и И. И. Ку-диш ) провели асимптотический анализ уравнения (5.1) и получили расчетные формулы для различных значений безразмерных параметр ров а и [c.191]

Сопоставляя правую часть (6.14) с правой частью (2.22), мы приходим к заключению, что подсчёт толщины пограничного слоя с помощью упрощённых уравнений (6.2) и (6.4) даёт завышенное дначение для числового коэффициента порядка 5,4%. Ошибка В определении значения числового коэффициента в формуле для толщины пограничного слоя по рассматриваемому методу оказывается всё же меньше, чем это получилось в 4 при применении метода интегральных соотношений, а сами вычисления стали проще и не потребовали численного метода решения дифференциального уравнения. [c.281]

Вариационные принципы, порождающие системы уравнений пщро-динамики, используются как при исследовании задач математической физики, так и для построения численных методов решения таких задач. Этапы создания принципов отражены в публикациях [1-20] и в цитированных в них работах. Усилия в этой области направлены, с одной стороны, на построение интегральных функционалов, аккумулирующих в себе уравнения конкретных задач, а с другой стороны, — на достижение общности вариационных принципов. [c.7]

В последнее время все более широкое распространение в теории упругости получает метод граничных интегральных уравнений (МГИУ). Эффективность метода позволяет применить его и для решения задач механики разрушения. Сущность этого метода заключается в сведении соответствующей задачи теории упругости к решению интегрального уравнения, а основное его преимущество по сравнению с другими численными методами состоит в том, что он понижает размерность задачи. Остановимся вкратце на выводе интегральных уравнений основных пространственных задач теории упругости и методах их решения [231]. Пусть S — некоторая достаточно гладкая замкнутая поверхность, а и D — области, расположенные внутри и вне ее ( ) = )+ + ) ). Если однородное изотропное упругое тело занимает конечный объем D , то задача называется внутренней. Если же тело занимает бесконечный объем D , то задача называется внешней. Требуется найти регулярное решение уравнения статики упругого тела (2.2) [c.100]

Интегральными называют уравнения, содержащие искомую функцию под знаком интеграла. Метод интегральных уравнений - один из наиболее эффективных численных методов решения задач по расчету потенциала и тока при контактной коррозии и электрохимической защите металлов. Он позволяет перейти от решени(=1 рассмотренных граничных задач при любых (в том числе и переменных по поверхности) значениях без-размериого параметра поляризации к в граничных условиях (1.25) к решению интегрального уравнения вида [c.264]

При расчетах напряжений и деформаций в конструк1щях ВВЭР широкое применение находят методы теории оболочек и пластин, аналитические методы решения краевых задач в зонах концентрации напряжений, а также численные методы решения с применением ЭВМ (методы конечных элементов, конечных разностей, вариационно-разностные и граничных интегральных уравнений). Эффективность применения численных методов резко увеличивается, когда решаются задачи анализа термомеханической на-груженности сложных по конструкции узлов ВВЭР (плакированные корпуса и патрубки, элементы разъема, контактные задачи с переменными граничными условиями, элементы главного циркуляционного контура при сейсмических воздействиях). [c.8]

Это интегральное уравнение для неизвестного распределения размеров капель / (D) представляет собой уравнение Вольтерра первого рода. Даже при известном аналитическом выражении для функции скорости счета (вместо таблицы числовых значений) аналитическое решение уравнения (13) отсутствует. Поэтому использовались численные методы. Кунц [22], Скарбороу [23] и другие разработали метод численного определения функции / D). По существу эти методы состоят в замене определенного интеграла формулами для квадратуры и определении значений неизвестной функции в каждой точке путем разбиения определенного интеграла с использованием стандартных методов решения систем уравнений. [c.178]

Методы математической физики, в частности методы интегральных преобразований, позволяют эффективно решать сравнительно узкий круг задач теории переноса. При рассмотрении систем дифференциальных урав1нений с весьма общими краевыми условиями точные методы решения наталживаются на большие трудности, которые становятся непреодолимыми при ра10смотреиии нелинейных задач. В этих случаях приходится обращаться к тем или иным численным методам решения. Важно отметить, что использование численных методов зачастую позволяет отказаться от упрощенной трактовки математической модели процесса. В настоящее время практически наиболее ценным методом приближенного решения уравнений тепло- и массопереноса является метод конечных разностей, или, как его еще называют, метод се- [c.85]

Доклады, помещенные в первых двух частях, посвящены аналитическим и численным методам решения задач тепло- и массообмена. В нескольких из них рассмотрены отдельные математические проблемы теории, в частности вопросы разрешимости краевых задач теплЬ- и массообмена, единственности их решения, теории интегральных преобразований и т. д. Вопросы, представляющие интерес для развития и расширения математического аппарата теории, затронуты и в ряде других докладов, в которых рассматриваются конкретные процессы и явления в физических системах (применение дуальных интегральных уравнений, асимптотические методы решения некоторых сингулярных интегральных уравнений, вариационные методы, метод конформных отображений,. математическая теория регулярного теплового режима и т. п.). [c.3]

Определение плотности геплового потока на границе тела ( или коэффициента теплообмена ) можно свести к некорректной задаче решения интегрального уравнения Фредгольма I рода. В обратных задачах обоих типов прямые методы веприменимы, в связи с чем использован метод пробных решений, дающий в некоторых случаях приемлемые по точности результаты [ 1J. Степень "устойчивости" метода исследована в процессе численного анализа вяИяния ошибок эксперимента на точность решения обратных задач. [c.342]

Решение прямой задачи по методу сеток заключалось в численном решении в решетчатой области задачи Дирихле для гармонических функций Ф" (х, у) или а(х, у), или, наконец, задачи Неймана для функции Ф(х, у). Эти же задачи сводились к решению интегральных уравнений типа Фредгольма, причем интегралы вычислялись вдоль контуров профилей и их ядра сушественно зависели как от формы просЬилей, так и от положения точки на профиле (дуги профиля). По методу конформных отображений решение краевой задачи для функций Ф(х, у) и ФДх, у) отпадает, так как эти функции определены в канонических областя> , зато возникает новая задача нахождения конформного отображения данной решетчатой области на каноническую, т. е. построения отображающей функции z Z). Решение последней задачи, по существу, также оказывается задачей Дирихле для гармонических функций х( , т ), у( , т ) или aгg т ), [c.145]

Предлагаемая вниманию читателей книга освещает различные методы решения задач механики деформируемого твердого тела. Для иллюстрации возможностей методов выбраны задачи статики, динамики и устойчивости стержневых и пластинчатых систем, т.е. задачи сопротивления материалов, строительной механики и теории упругости, имеющих важное практическое и методологическое значения. Каждая задача механики деформируемого твердого тела содержит в себе три стороны 1. Статическая - рассматривает равновесие тела или конструкпди 2. Геометрическая - рассматривает связь между перемещениями и деформациями точек тела 3. Физическая -описывает связь между деформациями и напряжениями. Объединение этих сторон позволяет составить дифференциальное уравнение задачи. Далее нужно применить методы математики, которые разделяются на аналитические и численные. Большим преимуществом аналитических методов является то, что мы имеем точный и достоверный результат решения задачи. Применение численных методов приводит к получению просто результата и нужно еще доказывать его достоверность и оценивать величину погрепшости. К сожалению, до настоящего времени получено весьма мало точных аналитических решений задач механики деформируемого твердого тела и других наук. Поэтому приходится применять численные методы. Наличие весьма мощной компьютерной техники и развитого программного обеспечения практически обеспечивает решение любой задачи любой науки. В этой связи большую популярность и распространение приобрел универсальный численный метод конечных элементов (МКЭ). Применительно к стержневым системам алгоритм МКЭ в форме метода перемещений представлен во 2, 3 и 4 главах книги. Больпшми возможностями обладает также универсальный численный метод конечных разностей (МКР), который начал развиваться раньше МКЭ. Оба этих метода по праву занимают ведущие места в арсенале исследований. Большой опыт их применения выявил как преимущества, так и очевидные недостатки. Например, МКР обладает недостаточной устойчивостью численных операций, что сказывается на точности результатов при некоторых краевых условиях. МКЭ хуже, чем хотелось бы, решает задачи на определение спектров частот собственных колебаний и критических сил потери устойчивости. Эти и другие недостатки различных методов способствовали созданию и бурному развитию принццпиально нового метода решения дифференциальных уравнений задач механики и других наук. Метод получил название метод граничных элементов (МГЭ). В отличии от МКР, где используется конечно-разностная аппроксимация дифференциальных операторов, в МГЭ основой являются интегральное уравнение задачи и его фундаментальные решения. В отличие от МКЭ, где вся область объекта разбивается на конечные элементы, в МГЭ дискретизации подлежит лишь граница объекта. На границе объекта из системы линейных алгебраических уравнений определяются необходимые параметры, а состояние во [c.6]

Замечание. Метод численного решения интегрального уравнения теории эассеяния света в атмосфере был значительно усовершенствован после оформления первых глав настоягцего исследования. По этому новому методу в настоягцее время ведутся вычисления но более обширной программе (для различных значений зенитного расстояния Солнца и оптической толгцины атмосферы). [c.464]

Решение интегрального уравнения теории рассеяния света по разработанному нами методу требует применения таблиц функций Е (ж), Е2 х), (ж), а для некоторых специальных расчетов и функции 4(ж). При несферическом рассеянии возникает необходимость в таблицах функций Еп х) и более высоких порядков. Имеюгциеся в литературе таблицы оказались недостаточными как в отношении полноты, так и в отношении числа знаков. Поэтому нами была предпринята специальная работа по вычислению таблиц функций Е (ж). Пиже приведены таблицы функций Е (ж), Е2 (ж), Е (ж), Е (ж) для значений аргумента через каждую сотую от 0,00 до 0,60, причем в таблицах функции Ei x) указаны восемь цифр, в остальных же таблицах по семь цифр. Точность и детальность таблиц определялись требованиями метода, принятого нами для численного решения интегрального уравнения теории рассеяния света, размеры же таблиц (от 0,00 до 0,60) диктовались выбором значений физических параметров (оптическая толгцина атмосферы) и довольно хорошо соответствуют потребностям атмосферной оптики. [c.487]

Решение задачи о рассеянии света в атмосфере при точной математической трактовке приводится к решению некоторого линейного интегрального уравнения с конечными пределами. Теоретически интегральные уравнения этого типа могут быть решены методом последовательных приближений. Однако на практике очень часто вычисление последовательных приближений не приводит к цели, так как при отсутствии достаточно быстрой сходимости последовательных приближений необходимо вычислять последние до очень высокого номера, чтобы обеспечить достаточную близость приближенного численного решения к точному решению интегрального уравнения. К счастью, в задачах атмосферной оптики хорошая сходимость последовательных приближений обеспечивается малыми значениями оптической толгцины г атмосферы, колеблюгцейся в пределах от 0,1 до 0,7. Величина г представляет верхний предел интеграла, входягцего в интегральное уравнение, и определяет поэтому скорость сходимости процесса последовательных приближений. [c.492]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...