位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
等几何分析中采用Nitsche法施加位移边界条件
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2012
  • 页码:369-381
  • 分类:O242.21[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(50805122),国家高技术研究发展计划(2007AA042184)和西北工业大学校基础研究基金(GCKY1001)资助项目.
  • 相关项目:复杂敏感边界条件下高精度几何反设计的等几何方法研究
中文摘要:

等几何分析使用NURBS基函数统一表示几何和分析模型,消除了传统有限元的网格离散误差,容易构造高阶连续的协调单元.对于结构分析,选择合适的几何参数可以得到光滑的应力解,避免了后置处理的应力磨平.但是由于NURBS基函数不具备插值性,难以直接施加位移边界条件.针对这一问题,提出一种基于Nitsche变分原理的边界位移条件“弱”处理方法,它具有一致稳定的弱形式,不增加自由度,方程组对称正定和不会产生病态矩阵等优点.同时给出方法的稳定性条件,并通过求解广义特征值问题计算稳定性系数.最后,数值算例表明Nitsche方法在h细化策略下能获得最优收敛率,其结果要明显优于在控制顶点处直接施加位移约束.

英文摘要:

Isogeometric analysis uses the exact geometric representations for the modeling and numerical simulations by NURBS basis functions. It eliminates the geometric approximation errors during the mesh dis- cretization, and the high-order conforming NURBS elements can be conveniently constructed. In the structural analysis, smooth stress fields can be directly computed without the stress recovery procedure as in the finite element method. Due to the lack of the interpolation properties for the NURBS basis functions, it is difficult to enforce the displacement boundary conditions in isogeometric analysis. The imposition of prescribed values is not as straightforward as the conventional approaches. In order to solve this issue, a weak imposition method was proposed basing on the Nitsche's variational principle. It has some attractive advantages: (i) the consistent and stabilized weak form, (ii) the degree-of-freedoms are not increased, (iii) the resulting system is symmetric and positive, (iv) the matrix condition number is not very large in order to ensure convergence. Meantime, the stability conditions were derived for the structural analysis. The stability parameters were evaluated by solving a generalized eigenvalue problem. Through several numerical examples, the optimal rates of convergence were observed under the h-refinement of the NURBS meshes. Contrasting with directly imposing into the control points, the better results were obtained by the proposed method.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
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