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流体、固体和流体-结构相互作用的统一连续体和变分多尺度公式。 (英语) Zbl 1440.74013号

计算。方法应用。机械。工程师。 337, 549-597 (2018); 更正同上,375,文章ID 113520,2 p.(2021)。
摘要:我们使用吉布斯自由能作为热力学势,建立了统一的连续体模型框架。这个框架自然地导致连续体的压力原始变量公式,该公式在可压缩和不可压缩状态下都表现良好。我们的推导也为非线性弹性中自由能的等容-体积加性分裂提供了合理的理由。对连续介质模型进行变分多尺度分析,为数值离散化奠定基础。我们首先考虑实例化为超弹性材料的连续体,并发展了超弹性动力学问题的变分多尺度公式。时间离散采用广义-(α)方法。非线性求解器的分离算法,基于[G.斯科瓦齐等,《国际期刊数字》。Methods Eng.106,No.10,799–839(2016;Zbl 1352.74434号)]仔细分析。其次,我们应用新的公式构造了一个新的流固耦合问题的统一公式。变分多尺度公式用于流体和固体子域的空间离散。将广义α方法应用于整个连续体,在流体子问题和固体子问题中均实现了最佳高频耗散。在分离算法的基础上,提出了一种新的预测多校正算法。新配方的功效在几个基准问题中进行了检验。结果表明,所提出的建模和数值方法为生物医学和工程应用,特别是那些需要不可压缩模型的应用,构成了一项有前途的技术。

MSC公司:

74A20型 固体力学中的本构函数理论
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65平方米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
76A02型 流体力学基础
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