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用于复合分析的一致浸没体积Nitsche方法。 (英语) Zbl 1502.74082号

摘要:为复杂的复合材料微结构生成高质量的贴体网格是一项非常重要的任务。特别是,复合材料的显微CT图像可以包含许多不规则形状的夹杂物。在现有的方法中,独立离散物体的浸没边界法为解决这些类型的问题提供了潜力,因为不需要匹配的离散化。然而,这些技术仍然需要对接口进行明确的参数化,这可能在数量上相当可观。本文发展了浸入式体积Nitsche方法,以避免对具有复杂微观结构的复合材料生成贴体网格的困难,并克服表面型方法中的问题。这些方法是使用Nitsche技术开发的,以加强包裹体域和背景域之间的体积连续性。结果表明,所提出的弱形式与复合问题的强形式完全一致。目前的方法允许对前景离散化进行\(C^0)近似,对背景进行\(C^1)近似。通过求解齐次和非齐次复合基准问题,证明了这些方法的有效性,其中表明非对称版本的Nitsche方法在所有情况下都是最稳健的。

MSC公司:

74M25型 固体微观力学
65Z05个 科学应用
74E30型 复合材料和混合物特性

软件:

XFEM公司
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 格洛温斯基,R。;潘,T.-W。;Periaux,J.,Dirichlet问题和应用的虚拟域方法,计算。方法应用。机械。工程,111,3-4,283-303(1994)·Zbl 0845.73078号
[2] Baaijens,F.P.,《流体-结构相互作用的虚拟域/砂浆单元法》,国际。J.数字。液体方法,35,7,743-761(2001)·Zbl 0979.76044号
[3] Hansbo,P。;罗瓦迪纳,C。;佩鲁贾,I。;Sangalli,G.,使用非匹配网格的椭圆界面问题有限元解的拉格朗日乘子法,Numer。数学。,100, 1, 91-115 (2005) ·Zbl 1066.65125号
[4] 伯曼,E。;Hansbo,P.,椭圆界面问题有限元解的内禀稳定拉格朗日乘子方法,IMA J.Numer。分析。,30, 3, 870-885 (2010) ·Zbl 1201.65204号
[5] Nitsche,J.,《变体》(Un ber ein Variationsprinzip zur Lösung von Dirichlet-Problemen bei Verwendung von Teilräumen,die keinen Randbedingen unterworfen sind,Abh.Math。塞明。汉堡大学,36,1,9-15(1971)·Zbl 0229.65079号
[6] Hansbo,A。;Hansbo,P.,一种基于Nitsche方法的不适合椭圆界面问题的有限元方法,Compute。方法应用。机械。工程,191,47-48,5537-5552(2002)·兹比尔1035.65125
[7] Hansbo,P.,计算力学中界面问题的Nitsche方法,GAMM-Mitt。,28, 2, 183-206 (2005) ·兹比尔1179.65147
[8] 安纳瓦拉普,C。;Hautefeuille,M。;Dolbow,J.E.,界面问题的稳健Nitsche公式,计算。方法应用。机械。工程师,225,44-54(2012)·Zbl 1253.74096号
[9] 安纳瓦拉普,C。;Hautefeuille,M。;Dolbow,J.E.,嵌入式界面摩擦滑动的Nitsche稳定有限元方法。第一部分:单一接口,计算。方法应用。机械。工程,268,417-436(2014)·Zbl 1295.74096号
[10] 安纳瓦拉普,C。;Hautefeuille,M。;Dolbow,J.E.,嵌入式界面摩擦滑动的Nitsche稳定有限元方法。第二部分:交叉接口,计算。方法应用。机械。工程,267,318-341(2013)·Zbl 1286.74066号
[11] 桑德斯,J.D。;Laursen,T.A。;Puso,M.A.,《Nitsche嵌入网格法》,计算。机械。,49, 2, 243-257 (2012) ·Zbl 1366.74075号
[12] Li,Z。;Lin,T。;Wu,X.,使用有限元公式求解界面问题的新笛卡尔网格方法,Numer。数学。,96, 1, 61-98 (2003) ·Zbl 1055.65130号
[13] 桑德斯,J.D。;Dolbow,J.E。;Laursen,T.A.,《弹性力学中丰富界面上稳定约束的方法》,国际。J.数字。方法工程,78,9,1009-1036(2009)·Zbl 1183.74313号
[14] 伯曼,E.,幽灵惩罚,C.R.数学。,348, 21-22, 1217-1220 (2010) ·Zbl 1204.65142号
[15] 斯特鲁布利斯,T。;科普斯,K。;Babuška,I.,广义有限元法,计算。方法应用。机械。工程,190,32-33,4081-4193(2001)·Zbl 0997.74069号
[16] 斯特鲁布利斯,T。;巴布什卡,I。;Copps,K.,广义有限元法的设计与分析,计算机。方法应用。机械。工程,181,1-3,43-69(2000)·Zbl 0983.65127号
[17] 梅伦克,J。;Babuška,I.,单位划分有限元方法:基本理论和应用,计算。方法应用。机械。工程,139,1-4,289-314(1996)·Zbl 0881.65099号
[18] 莫尔斯,N。;Dolbow,J。;Belytschko,T.,《无网格裂纹扩展的有限元方法》,国际。J.数字。方法工程,46,1,131-150(1999)·Zbl 0955.74066号
[19] 北苏库马尔。;莫尔斯,N。;莫兰,B。;Belytschko,T.,三维裂纹建模的扩展有限元法,国际。J.数字。方法工程,48,11,1549-1570(2000)·Zbl 0963.74067号
[20] Belytschko,T。;莫尔斯,N。;Usui,S。;Parimi,C.,有限元中的任意不连续性,国际。J.数字。方法工程,50,4,993-1013(2001)·Zbl 0981.74062号
[21] 薯条,T.-P。;Belytschko,T.,《扩展/广义有限元法:方法及其应用概述》,国际。J.数字。方法工程,84,3,253-304(2010)·Zbl 1202.74169号
[22] 拉博德,P。;Pommier,J。;雷纳德,Y。;Salaün,M.,裂纹区域的高阶扩展有限元法,国际。J.数字。方法工程,64,3,354-381(2005)·Zbl 1181.74136号
[23] 薯条,T.-P。;Zilian,A.,XFEM中的实时集成,国际。J.数字。方法工程,79,1,69-93(2009)·Zbl 1171.76418号
[24] 帕克,K。;佩雷拉,J.P。;Duarte,C.A。;Paulino,G.H.,三维问题广义/扩展有限元方法中奇异富集函数的积分,国际。J.数字。方法工程,78,10,1220-1257(2009)·Zbl 1183.74305号
[25] Chessa,J。;Wang,H。;Belytschko,T.,关于单位富集有限元局部划分的混合元的构造,国际。J.数字。方法工程,57,7,1015-1038(2003)·Zbl 1035.65122号
[26] Peskin,C.S.,《心脏血流的数值分析》,J.Compute。物理。,25, 3, 220-252 (1977) ·Zbl 0403.76100号
[27] Peskin,C.S.,浸没边界法,数值学报。,11, 479-517 (2002) ·Zbl 1123.74309号
[28] 张,L。;Gerstenberger,A。;王,X。;刘伟凯,浸没有限元法,计算。方法应用。机械。工程,193,21-22,2051-2067(2004)·Zbl 1067.76576号
[29] 王,X。;Zhang,L.T.,全耦合流体-结构相互作用的改进浸入式有限元法,计算。方法应用。机械。工程,267150-169(2013)·Zbl 1286.74034号
[30] 刘伟凯。;Kim,D.W。;Tang,S.,浸入式有限元法的数学基础,计算。机械。,39, 3, 211-222 (2007) ·Zbl 1178.74170号
[31] Wang,H。;Chessa,J。;刘伟凯。;Belytschko,T.,《流体-结构相互作用的浸没/虚拟单元法:体积一致性、压缩性和薄构件》,国际。J.数字。方法工程,74,1,32-55(2008)·Zbl 1159.74437号
[32] 吴,C。;郭毅。;Askari,E.,使用浸入式无网格Galerkin方法对复合固体进行数值建模,复合材料B,45,1,1397-1413(2013)
[33] 布兰科,P。;费约奥,R。;Dari,E.,基于浸入域的流固相互作用问题的变分框架:理论基础,计算。方法应用。机械。工程,197,25-28,2353-2371(2008)·Zbl 1158.74347号
[34] Dhia,H.B.,《多尺度力学问题:arlequin方法》,Compt。Rendus L‘Acad公司。科学。序列号。IIB机械。物理学。阿童木。,12, 326, 899-904 (1998) ·Zbl 0967.74076号
[35] Dhia,H.B。;Rateau,G.,《分析阿尔勒昆混合数学》,Compt。伦德。拉卡。科学。序列号。我数学。,332, 7, 649-654 (2001) ·Zbl 0984.65114号
[36] Fernandes,J.W.D。;Barbarulo,A。;Dhia,H.B.(Dhia,H.B.)。;Sanches,R.A.K.,Arlequin框架中不可压缩流动问题的基于残差的稳定有限元公式,计算。方法应用。机械。工程,370,第113073条pp.(2020)·Zbl 1506.76073号
[37] Dhia,H.B。;Rateau,G.,arlequin方法作为一种灵活的工程设计工具,国际。J.数字。方法工程,62,11,1442-1462(2005)·Zbl 1084.74049号
[38] Nguyen,L.H。;斯托特,S.K。;Ruess,M。;Sanchez Uribe,医学硕士。;Schillinger,D.,《扩散Nitsche方法:相场边界上的Dirichlet约束》,国际。J.数字。方法工程,113,4,601-633(2018)
[39] Chen,J.-S。;希尔曼,M。;Chi,S.-W.,《无网格方法:20年后取得的进展》,J.Eng.Mech。,143,4,第04017001条pp.(2017)
[40] Cottrell,J.A。;休斯·T·J。;Bazilevs,Y.,《等几何分析:走向CAD和FEA的集成》(2009),John Wiley&Sons·Zbl 1378.65009号
[41] Fernández-Méndez,S。;Huerta,A.,在无网格方法中施加基本边界条件,计算。方法应用。机械。工程,193,12-14,1257-1275(2004)·Zbl 1060.74665号
[42] 刘伟凯。;S·6月。;张永福,《再生核粒子方法》,国际。J.数字。液体方法,20,8-9,1081-1106(1995)·Zbl 0881.76072号
[43] 格里贝尔,M。;Schweitzer,M.A.,单位方法的粒子部分第五部分:边界条件,(几何分析和非线性偏微分方程(2003),Springer),519-542·Zbl 1033.65102号
[44] 张,H。;Wang,D.,一种等几何丰富的拟凸无网格公式及其在材料界面建模中的应用,《工程分析》。已绑定。标高。,60, 37-50 (2015) ·Zbl 1403.74330号
[45] Burman,E.,弱边界条件施加的无惩罚非对称Nitsche型方法,SIAM J.Numer。分析。,50, 4, 1959-1981 (2012) ·Zbl 1262.65165号
[46] 范,L。;王,D。;刘,Y。;杜浩,一种具有光滑节点梯度的有限元配置方法,中国J.Theor。申请。机械。,53, 2, 467-481 (2021)
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