کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4963804 1447410 2017 48 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A velocity/stress mixed stabilized nodal finite element for elastodynamics: Analysis and computations with strongly and weakly enforced boundary conditions
ترجمه فارسی عنوان
عنصر محدودی گره ترکیبی سرعت / استرس مخلوط ثابت برای الاستودینامیک: تجزیه و تحلیل و محاسبات با شرایط مرزی قوی و ضعیف
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
عنصر محدودی مخلوط نودال برای شبیه سازی الاستودینامیک خطی و مشکلات انتشار موج در حوزه زمان پیشنهاد شده است. روش ما براساس فضای گسسته درونیابی برای هر دو متغیر تانسور سرعت (یا جابجایی) و تنش (یا کشش) است. شکل مخلوط با استفاده از جفت سرعت / استرس یا سرعت / سویه ناشناخته مشتق می شود، که دوم در ابداع روش به مکانیک غیر خطی کمک می کند. رویکرد پیشنهادی به طور مساوی در شبکه های ششهایه یا تتراسیو کار می کند و به همین علت برای برنامه های کاربردی مهندسی با استفاده از هندسه پیچیده مناسب است. ویژگی رویکرد پیشنهادی، استفاده از فرم نرخ معادله استرس بروز است که مجموعه ای از معادلات حاکم را با ساختار سیستم فیدریشس فضایی و زمانی غیر تخریبی ارائه می دهد. ما شرایط مرزی کشش استاندارد را برای استرس با شرایط مرزی شدید و ضعیف اعمال شده برای سرعت (یا جابجایی) را تکمیل می کنیم. در شرایط اشکال هندسی پیچیده، شرایط مرزی ضعیف اجرا شده به ویژه مناسب است، زیرا آنها نیازی به ساختار داده اختصاصی برای اعمال محدودیت های مرزی آزادی ندارند، بلکه از ساختار فرمول بندی متنوع استفاده می کنند. ما همچنین نشان می دهیم چطور چارچوب شرایط مرزی ضعیف اعمال می شود برای ایجاد فرم های متنوع برای شبیه سازی چند دامنه رسانه های ناهمگن. در مورد یک رویکرد تنوع فضایی-زمان، تجزیه و تحلیل کامل شامل اثبات های ثبات و همگرایی گنجانده شده است. یک سری از تست های محاسباتی برای نشان دادن و بررسی عملکرد روش پیشنهاد شده استفاده می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
عنصر محدودی گره ترکیبی سرعت / استرس مخلوط ثابت برای الاستودینامیک: تجزیه و تحلیل و محاسبات با شرایط مرزی قوی و ضعیف
چکیده انگلیسی
A new nodal mixed finite element is proposed for the simulation of linear elastodynamics and wave propagation problems in time domain. Our method is based on equal-order interpolation discrete spaces for both the velocity (or displacement) and stress (or strain) tensor variables. The mixed form is derived using either the velocity/stress or velocity/strain pair of unknowns, the latter being instrumental in extensions of the method to nonlinear mechanics. The proposed approach works equally well on hexahedral or tetrahedral grids and, for this reason, it is suitable for time-domain engineering applications in complex geometry. The peculiarity of the proposed approach is the use of the rate form of the stress update equation, which yields a set of governing equations with the structure of a non-dissipative space/time Friedrichs' system. We complement standard traction boundary conditions for the stress with strongly and weakly enforced boundary conditions for the velocity (or displacement). Weakly enforced boundary conditions are particularly suitable when considering complex geometrical shapes, because they do not require dedicated data structures for the imposition of the boundary degrees of freedom, but, rather, they utilize the structure of the variational formulation. We also show how the framework of weakly enforced boundary conditions can be used to develop variational forms for multi-domain simulations of heterogeneous media. A complete analysis including stability and convergence proofs is included, in the case of a space-time variational approach. A series of computational tests are used to demonstrate and verify the performance of the proposed approach.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering - Volume 325, 1 October 2017, Pages 532-576
نویسندگان
, , ,