使用基于CFIE的Nyström方法加速由内核独立算法加速的3D超声波NDE的高效虚拟固有频率无问题全波模拟
Yang Bao1, Yiming Liu2, Jiahui Yu2
1College of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing, Jiangsu 210023, China; Fujian Key Laboratory of Special Intelligent Equipment Safety Measurement and Control, Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute, Fuzhou, Fujian 350008, China.
本研究引入了一种超声波非破坏性评估 (UNDE) 的新方法,可以克服虚构的自身频率问题. 结合高阶尼斯特罗姆方法 (NM) 和自适应交叉近似 (ACA) 的综合场积分方程 (CFIE) 公式显著提高了3D UNDE问题的计算效率和准确性.
科学领域:
- 工程 工程师 工程师 工程师
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 超声波非破坏性评估 (UNDE) 中的常规边界积分方程 (CBIE) 存在虚构的自身频率问题,导致数值不稳定性和无法解决的矩阵方程.
- 这些问题在特定频率出现,阻止使用尼斯特罗姆方法 (NM) 等方法准确模拟UNDE模型.
研究的目的:
- 为3D UNDE开发一种强大而高效的数值方法,避免虚构的固有频率.
- 为了提高解决复杂几何和多次激发的组合场积分方程 (CFIE) 的计算速度和准确性.
主要方法:
- 提出了一个联合场积分方程 (CFIE) 公式,线性地将CBIE与超单一边界积分方程 (HBIE) 结合起来,以抑制虚构的自身频率.
- 使用高阶的尼斯特罗姆方法 (NM) 进行离散,并通过核子独立的算法和自适应交叉近似 (ACA) 加速,以减少计算复杂性 (O(N log N)).
- 引入了快速激发扫描 (FES) 算法,以加速多次激发的代解决方案,并使用Kriging插值来减少频域模拟.
主要成果:
- 拟议的CFIE框架有效地消除了虚构的自身频率,并提高了3D UNDE模拟中的数值稳定性.
- 高级NM,ACA和FES算法的集成导致复杂模型和多个扫描位置的计算效率显著提高.
- 对基准案例的实验验证表明,数值预测和测量数据之间有很好的一致性,证实了模型的准确性和稳定性.
结论:
- 由ACA和FES在CFIE框架内加速开发的高阶NM解决器,为3D UNDE问题提供了高效和准确的解决方案.
- 与现有技术相比,该方法显示出强度和卓越的性能,特别是在复杂的几何形状和多次激发场景中.
- 这种方法提供了一个可靠的工具,用于定位和重建使用UNDE的材料缺陷的几何或材料信息.
更多相关视频
06:51Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations
Published on: August 21, 2018
07:38Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU
Published on: November 3, 2015
相关概念视频
Linear Approximation in Frequency Domain
In contrast, nonlinear systems do not inherently possess these properties. However, for small deviations around an operating point, a nonlinear system can often be approximated as linear....
Standing Waves in a Cavity
Aliasing
If the sampling frequency is below the Nyquist rate, these replicas overlap, preventing the original...
