三线性六角元素

计算科学 有限元 弹性
2021-12-11 14:03:28

三线性六角元素的面必须是平面的吗?三个节点定义一个平面。如果第四个节点不在平面上,则节点不是平面,面也不是平面。一般来说,元素的几何形状可能不是凸的。这会导致将元素映射到单位立方体时出现问题吗?如果我没记错的话,对于二维中的非凸元素,不能保证从全局域到父域的映射存在或连续。类似的问题会在 3D 中出现吗?

一个后续问题:如果三线性六角单元的面必须是平面的,那么在解决大变形弹性问题时,它们是否保证在求解过程中保持平面?

1个回答

你是对的:一般来说,六角单元的面不是平面的。事实上,您可以仅使用平面生成的单元集相对较小,不足以创建有用的 3d 网格。

来自参考单元的映射始终存在。对于 3d 中的任何一组 8 个顶点,您可以写下参考单元格的映射。可能不存在的是一个独特的逆,但是你必须有非常疯狂的单元格(不仅仅是非凸的)才能使逆不存在。遇到的麻烦是如果你有顶点导致重入角或退化六面体 - 就像你可以在二维中拥有一个重入顶点或将四边形退化为三角形一样:在这些情况下映射梯度的行列式变为零甚至为负,这对您的有限元近似是否完全收敛到精确解具有重大影响。