使用解决小应变弹性的现有代码的有限应变 FEM

计算科学 pde 有限元
2021-12-01 08:41:11

我有一个解决线性弹性问题的现有 FEM 代码。我想对大应变率使用相同的代码,仍然使用简单的材料定律(Saint Venant-Kirchhoff 模型)。[我要解决的问题是一个接触问题,其中应变非常局部地大于1,靠近接触点]

我相信我有两个步骤要采取:考虑应变的非线性部分uuT,并解决变形配置中的机械平衡。

这可以通过线性弹性问题的连续迭代来完成,例如使用迭代网格变形和非线性应变项的定点算法吗?这会收敛吗?欢迎参考强调从小应变弹性中采取的步骤。

编辑

例如,我想知道这样的算法是否可行(细节上可能存在一些错误,现在我正在询问的是它的精神):

我想解决Ku+uTu=Mf.

(fi)in是一个函数序列fn=f,每个增量都足够小。

i=0,U0=0,K0=K.

  • 解决线性弹性问题Kiδui=Mfi.

  • 构造配置Ωi+1, 和变量的变化Xi+1ΩiΩi+1

  • Ui+1=UiXi+1+δui

  • 计算Ki+1=KΩi+1+Ui+1T (随着我们的发展,这里可能有一些事情要做u=U+δu在双重产品中,它不能很好地用张量表示法写出来,但应该在线性问题中)

同样,以上内容不应被视为经过深思熟虑的事情,而是我想在一些报告/教科书/出版物中找到的那种事情。但也许有一个关键问题,我不明白这就是为什么有限应变代码不作为小应变代码的扩展的原因?

1个回答

我们只知道如何有效地解决一般线性问题,因此每个一般非线性问题的算法都需要将它们简化为一系列线性问题。这就是我们在不动点法、牛顿法等中所做的。在您的上下文中,解决此类问题的所有方法都将问题简化为一系列(线性)弹性问题。

非线性力学不是我非常了解的领域,所以我不知道很多例子。不过,我可以建议查看deal.II 的 step-44 教程程序,它解决了我认为最接近您想要做的事情。(免责声明:我是 deal.II 的主要作者之一。)