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弱不连续问题扩展有限元法的数值精度研究
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB115[理学—数学;理学—应用数学;一般工业技术]
  • 作者机构:[1]河海大学工程力学系,南京210098
  • 相关基金:国家自然科学基金(11132003,50779011)和江苏省研究生创新工程(CX10B_202Z)资助项目.
中文摘要:

主要研究了扩展有限元法(extendedfiniteelementmethod,XFEM)在处理弱不连续问题时不同改进函数形式对XFEM数值求解精度的影响,阐述了各种改进函数影响XFEM求解精度的关键因素,指出校正的扩展有限元法(corrected—XFEM)能够提高数值求解精度的实质在于它拓展了改进结点域,即将常规扩展有限元法(standard.XFEM)的改进结点域增加一层作为corrected—XFEM的改进结点域,文中建议延拓corrected—XFEM的改进结点域,即在corrected—XFEM的改进结点域基础上再增加一层改进结点.利用水平集函数表征材料内部的不连续界面,推导了XFEM求解的支配方程,给出了一种改进单元的数值积分方案以及改进单元处高精度应力的求解方法.含夹杂问题的数值计算结果表明:建议的延拓corrected—XFEM改进结点域的方法能够明显提高XFEM的数值求解精度.

英文摘要:

This paper mainly studies the effects of the enrichment functions on the numerical precision of XFEM when the method is used to model weak discontinuities problems. The dominant reasons for the effects of the enrichment functions on the numerical precision of XFEM are discussed in detail. In the corrected-XFEM, the set of enriched nodes equals to the set of enriched nodes in the standard-XFEM plus their neighboring nodes. The fact is thereby indicated that the increase of enriched nodes can improve the numerical precision of the corrected-XFEM. In this paper, the proposed method is to expand the enriched nodes of the corrected-XFEM~ and the expanding enriched nodes is the set of enriched nodes in the corrected-XFEM plus their neighboring nodes. Then, the level set method is used for the description of the inner discontinuous interfaces. The governing equation of XFEM is deduced. A numerical integration scheme is elaborated to integrate the stiffness matrix of enrichment elements. Also a method is introduced for the acquirement of accurate stresses in enrichment elements. The numerical results of two illustrations with single inclusion and multi-inclusions both show that the proposed method of expanding the enriched nodes of the corrected-XFEM can improve evidently the numerical precision of XFEM.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332