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基于简化八节点六面体单元的高精度平滑有限元方法。 (英语) Zbl 1464.65182号

小结:与四面体单元相比,六面体单元因其高精度而受到青睐。然而,有限元公式中六面体单元所需的坐标映射耗费了大量的运行时间,导致性能较差。此外,雅可比矩阵和网格的质量要求很高,这对应变结果的准确性影响很大。为了解决这些问题,我们提出了一种新的简化积分技术,该技术基于八节点六面体单元的光滑有限元法(S-FEM),其中不需要坐标映射。提出的新S-FEM-H8模型包括简化的NS-FEM-H8(使用基于节点的平滑域)和简化的FS-FEM-H9(使用基于面的平滑域)。在这项工作中,我们将平滑域的四边形曲面段划分为两个三角形子段,以便可以使用S-FEM理论中的简单求和而不是FEM中的积分来计算应变-位移矩阵。然后,为了避免四边形曲面分段所需的坐标映射,我们在每个三角形曲面分段中进行高斯积分。其余求解算法与标准S-FEM相同。大量数值算例表明,简化的S-FEM-H8具有以下特点:(1)简化的NS-FEM-H8的应变能是精确解的上界;(2) 简化的NS-FEM-H8可以克服不可压缩材料的体积锁定问题;(3) 在光滑区域将边界曲面划分为两个三角形曲面的方法与标准S-FEM-H8保持了几乎相同的精度。

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

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全文: 内政部

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