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用新的数值积分方案增强节点梯度有限元,用于二维和三维几何非线性分析。 (英文) Zbl 1481.65230号

摘要:连续插值法(CIP)最近被提出作为传统有限元法(FEM)的一种增强技术,具有各种理想的特性,如连续节点梯度和更高的精度,但不增加总自由度(DOF)。众所周知,线性有限元,例如四节点四边形(Q4)或八节点六面体(HH8)单元,并不十分适合进行几何非线性分析。必须使用具有二次插值函数的元素。本文首次将CIP增强四节点四边形单元(CQ4)和CIP增强八节点六面体单元(CHH8)扩展到研究二维和三维结构的几何非线性问题。为了进一步提高现有方法的效率,基于中点规则概念的新型数值积分方案,即元素中点(EM)和元素中间边缘(EE)被整合到当前的CQ4元素中。对于CHH8,EM的3D-version(即3D-EM)和元素中间面研究了(EF)方案。分析了两种新的求积格式在规则网格和不规则(畸变)网格中的精度和计算效率。数值结果表明,新的积分方法在获得等效精度的同时,比已知的高斯求积方法执行得更有效。通过数值试验,发现CIP增强单元的性能与二次拉格朗日有限元等效,同时与线性有限元具有相同的离散化。此外,我们还将与不同数值积分技术相关的现有CQ4和CHH8单元应用于几乎不可压缩材料。

MSC公司:

65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
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全文: 内政部

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