从 FEM 模拟到应变仪测量的应变

计算科学 有限元 有限体积 固体力学
2021-12-07 03:21:00

我正在寻找一些将 FEM 模拟与实验测量进行比较的直觉。特别是,我对应变计读数的比较感兴趣,甚至可能是 LVDT。

从 FEM 模拟中,您计算​​的应变通常位于某个节点的位置。对于 FVM 模拟,您计算的应变通常位于以单元为中心的位置。

如果您在模拟输出应变计算的位置进行应变计测量,您能否与实验测量进行直接比较,或者在进行直接比较之前是否需要对模拟结果进行一些操作?

1个回答

您的物理应变仪为您提供一个数字,这意味着它由一个函数表示φ()应用于解决方案及其无处不在的梯度(应变)。假设它仅取决于应变;那么 Riesz 表示定理告诉我们,应变仪执行的操作必须是以下形式

φ(ε(u))=Ωa(x):ε(u(x))dx
对于一些a(x)L2(Ω)d×d. (a必须在L2因为应变在L2因为解决方案在H1.)

因此,您必须对它的外观进行建模。由于应变片的尺寸有限,您的a(x)很可能是一个在一些小的子域中是常数而在外部为零的函数。那么你需要为你的数值解评估的是预测应变的近似值: φ(ε(uh)). 如果所在的区域a非零小于一个单元,那么您可以通过在单个节点或面处获取(计算的近似)应变的值来近似积分,但通常您需要实际计算这个积分:如果您的网格是足够好,那么这将涉及对多个单元的积分,并且您将希望使用求积来近似积分。