具有周期性边界条件的线性弹性问题的适定性

计算科学 体贴入微
2021-11-29 08:31:17

对于某些应用,例如多孔介质中的稳态传热和流动,可以通过在相对边界面上施加周期性边界条件并在其余边界上施加狄利克雷 bc 来模拟更大(无限)的域。对于二维矩形域,可以将周期性条件解释为该域位于圆柱体的表面上。

我很好奇弹性问题是否也可以这样说。我注意到标准线性弹性问题仅限于有限域,而且我从未见过规定或实施周期性边界条件的示例。我怀疑由于周期性引起的刚体运动(平移和/或旋转),该问题的解决方案的唯一性可能存在问题。

为简单起见,我们假设二维矩形域上的线性各向同性平面弹性情况。假设我想通过在两个相对边界上使用固定位移(狄利克雷)条件和在其余边界上使用周期性位移条件来模拟大型(周期性)介质。

这个问题合适吗?如果没有,我是否可以使用策略(例如额外的约束)来使其适合,知道我的最终目标是模拟具有重复材料属性的更大(无限)介质?

1个回答

你举的例子是恰当的。如果固定位移的子集包含边界的开放(在边界的拓扑中)子集,则Korn 不等式成立,这在您的情况下是正确的。

简单的测试是:如果在 Dirichlet 边界处固定一个刚体,它还能移动吗?例如,如果您在二维中固定一个点,您的对象可以围绕它旋转。如果您在 3 维中固定点或线,则相同。

如果最后你想要周期性边界条件xy方向,您将不得不施加额外的约束,例如整个矩形上的位移平均值为零。可能,您还必须消除旋转。