在更新网格之前应该求解超弹性方程多长时间?

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2021-12-28 07:46:55

在更新网格之前应该求解超弹性方程多长时间?具体来说,我对具有新胡克实体的超弹性模型感兴趣:

σ+f=ρu¨σ=μF+(λlogdetFμ)FTF=I+u

在哪里

  • σ - 应力张量
  • F - 变形梯度
  • u - 位移
  • λ,μ - Lamé 参数
  • f - 外力

还有另一个问题是询问可以使用哪些算法来解决这个问题,但听起来标准的 Galerkin 有限元方法会起作用。意思是,求解上述位移方程,然后使用位移更新网格中节点的位置。当然,这有很多细微差别,但我想更好地理解的是,在停止模拟和更新网格之前,应该考虑到上述方程可以或应该求解位移多长时间。或者,是否有这种算法的名称可以更轻松地搜索其他资源?

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由于存在一些混淆,我没有明确的算法来解决这个问题,这也是我要求澄清和帮助的部分原因。

我建议使用具有分段线性元素的 Galerkin 有限元方法来求解超弹性方程,以离散化空间分量,并使用 Runge-Kutta 方法来离散化并解决随时间推移的初始值问题。假设这可行,我们生成位移,它可以在求解时间的任何点进行评估。当然,有位移意味着我们可以移动和变形物体本身,这意味着移动和变形网格。移动网格的节点uu. 一旦我们变形网格,我们就可以继续用新域求解超弹性方程。同样,假设这可行,我不清楚在使网格变形之前求解原始 PDE 需要多长时间。我不知道如何生成一个错误度量来检查这些算法是否真的收敛,以及它们可能被称为什么。

1个回答

作为非线性方程解的一部分,是否需要任何网格更新(即重新划分网格)在很大程度上取决于您要解决的具体问题(几何、载荷、材料属性)。许多此类问题无需重新划分网格即可解决。

例如,如果你取一块橡胶,创建一个由矩形元素组成的均匀网格,并在限制底部垂直运动的同时向顶部施加压力载荷,你可以将该块压缩到其原始高度的一小部分,而无需改变网格。在这种情况下,元素的纵横比发生了显着变化,但在加载过程中它们或多或少地保持矩形。

确定是否需要重新划分网格的一种常用测试是在对单元体积进行数值积分期间检查雅可比行列式。如果行列式在任何积分点处变为负数,则单元会严重扭曲,以至于等参数映射不再有效,需要新的网格。