Galīgo elementu metode

Galīgo elementu metode Galīgo elementu metode

04.02.2015 Views

48 NODAĻA 3. SIJAS Q 2 Q 1 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 ! ! " " # q 1 q 3 q 2 q 4 e v 1v v ′ 2v ′ 1 2 Zīmējums 3.4: Sijas sadalīšana galīgos elementos Tabula 3.1: Sijas galīgo elementu savienojumu matrica Elements Mezgli Numerācija e 1 2 Lokālie numuri 1 1 2 Globālie numuri 2 2 3 Globālie numuri 3 3 4 Globālie numuri 4 4 5 Globālie numuri Visas sijas galīgo elementu savienojumu matrica ir attēlota Tabulā 3.2. Šo matricu izveido tāpat kā matricu stienim (sk. Tabulu 2.6). Elementa formas funkcijas, lai approksimētu izlieci v un nodrošinātu pārvietojumu nepārtrauktību, izvēlas Ermita polinomu veidā (sk. Zīm. 3.5). Tāpat kā iepriekš approksimācijai lieto elementa lokālo koordinātu sistēmu [−1 ≤ ξ ≤ +1] (sk. Zīm. 2.7). Sijas elementa formas funkcija atšķiras to stieņa elementa formas funkcijas. Tas ir tāpēc, ka sijas GE mezglu pārvietojumi ir izliece un tās atvasinājums (pagrieziena leņķis). Tieši Ermita formas funkcijas nodrošina gan izlieces, gan pagrieziena leņķa nepārtrauktību starp elementiem. Formas funkcija ir kubiskais polinoms H i = a i + b i ξ + c i ξ 2 + d i ξ 3 , i =1, 2, 3, 4 (3.11) Lai nodrošinātu galveno robežnoteikumu izpildi GE savienojumu vietās - mezglu punktos, formas funcijām ir jānodrošina noteikumi, kas parādīti Tabulā 3.2.

3.2. SIJAS GALĪGAIS ELEMENTS 49 H ′ i =0 1 1 ξ = −1 H 1 ξ =0 H i ′ =0 2 ξ ξ =+1 H i ′ =0 1 H i ′ =0 H 3 1 2 ξ = −1 ξ =0 ξ =+1 ξ H 2 H i ′ =0 H i ′ =1 1 2 ξ H i ′ =0 1 2 ξ ξ = −1 H i ′ =1 ξ =0 ξ =+1 H 4 ξ = −1 ξ =0 ξ =+1 Zīmējums 3.5: Elementa formas funkcijas - Ermita polinomi Koeficientus a i ,b i ,c i un d i izteiksmē (3.11) viegli noteikt izmantojot Tabulā 3.2dotās formas funkciju īpašības. Tādējādi H 1 = 1 4 (1 − ξ)2 (2 + ξ), H 2 = 1 4 (1 − ξ)2 (ξ +1), (3.12) H 3 = 1 4 (1 + ξ)2 (2 − ξ), H 4 = 1 4 (1 + ξ)2 (ξ − 1) TātadErmita funkcijas (3.12) ir attēlotas Zīm. 3.5. Šīs funkcijas nodrošina pārvietojumu nepārtrauktību starp elementiem un tās tiek izmantotas pārvietojumu aproksimācijai elementā. Lokālās koordinātēs aproksimācija

3.2. SIJAS GALĪGAIS ELEMENTS 49<br />

H ′ i =0<br />

1<br />

1<br />

ξ = −1<br />

H 1<br />

ξ =0<br />

H i ′ =0<br />

2 ξ<br />

ξ =+1<br />

H i ′ =0 1<br />

H i ′ =0<br />

H 3<br />

1<br />

2<br />

ξ = −1<br />

ξ =0<br />

ξ =+1<br />

ξ<br />

H 2<br />

H i ′ =0 H i ′ =1<br />

1<br />

2<br />

ξ<br />

H i ′ =0<br />

1<br />

2 ξ<br />

ξ = −1 H i ′ =1 ξ =0<br />

ξ =+1<br />

H 4<br />

ξ = −1<br />

ξ =0<br />

ξ =+1<br />

Zīmējums 3.5: Elementa formas funkcijas - Ermita polinomi<br />

Koeficientus a i ,b i ,c i un d i izteiksmē (3.11) viegli noteikt izmantojot<br />

Tabulā 3.2dotās formas funkciju īpašības. Tādējādi<br />

H 1 = 1 4 (1 − ξ)2 (2 + ξ), H 2 = 1 4 (1 − ξ)2 (ξ +1), (3.12)<br />

H 3 = 1 4 (1 + ξ)2 (2 − ξ), H 4 = 1 4 (1 + ξ)2 (ξ − 1)<br />

TātadErmita funkcijas (3.12) ir attēlotas Zīm. 3.5. Šīs funkcijas nodrošina<br />

pārvietojumu nepārtrauktību starp elementiem un tās tiek izmantotas<br />

pārvietojumu aproksimācijai elementā. Lokālās koordinātēs aproksimācija

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!