作为张量积的偶然元素的形函数

计算科学 有限元
2021-12-10 08:52:59

对于偶然元素,可以使用每个方向上的张量积来形成边缘上中间点的形状函数,例如 Quad8 上的点 5

ϕ5(ξ,η)=12(1ξ2)(1η)

但是角节点(点1)上的形状函数是

ϕ1(ξ,η)=14(1ξ)(1η)14(1ξ2)(1η)14(1η2)(1ξ)

为什么像这样的张量积不能构建来自偶然元素(Q8)的角点的形状函数

ϕ1(ξ,η)=14ξη(1ξ)(1η)

这是否意味着我只是选择了错误的基础?

1个回答

您建议的角形状函数与 Q9 元素相同。所以你的问题是为什么不允许简单地为 Q8“重用”这些形状函数?

形状函数的几个标准之一是在任何点ξη在元素中,在该点评估的所有形状函数的总和必须等于 1。

考虑中心点,ξ=0,η=0. Q9 角点形状函数在那里都为零。Q8 边缘形状函数(例如你的第一个方程)都相等1/2所以他们的和是二,违反了这个标准。

当然,Q8 元素的形状函数可以在许多 FE 文本中找到。我发现 Felippa ( Shape Function Magic )的这套笔记描述了一个系统的过程,用于导出一般的形状函数,特别是 Q8 的那些,非常易读。