轴对称结构动力弹塑性分析的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法
2021-06-04陈莘莘肖树聪周书涛
陈莘莘, 肖树聪, 周书涛
(1.华东交通大学 土木工程国家实验教学示范中心,南昌 330013;2. 北京强度环境研究所,北京 100076)
作为近年来兴起的一种新的数值方法,无网格法[1-3]可以克服有限元等传统数值方法对网格的依赖性,在很大程度上缓解了网格扭曲导致的数值困难。目前,一系列的无网格法相继被提出,如:无单元Galerkin法[4-5]、无网格局部Petrov-Galerkin法[6- 7]、边界无单元法[8-9]、自然单元法[10-11]和杂交边界点法[12-13]等。与大多数无网格方法不同,无网格局部Petrov-Galerkin(meshless local Petrov-Galerkin, MLPG)法是基于微分方程的局部弱形式,进行积分计算时只需要布置局部的积分单元,被誉为是一种真正的无网格法。然而,基于移动最小二乘近似的MLPG方法不能直接施加本质边界条件。为了克服这一困难,Cai等[14-15]提出的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法不仅允许权函数和试函数取自不同的函数空间,而且以节点的真实变量作为未知函数,从而可以直接施加本质边界条件。在这种无网格法中,任意节点的子域可由以该节点为公共顶点的Delaunay三角形构成的多边形区域,且积分可转化为构成该子域的Delaunay三角形区域上的积分之和。此外,线性有限元形函数作为权函数可以减少被积函数的阶次,因而具有计算高效的特点。鉴于这些优良特性,近年来无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法的在很多领域均得到了广泛的应用[16-19]。
轴对称问题在工程中非常常见,其几何形状、约束条件及作用的载荷都对称于某一固定轴。 若利用其轴对称特点,可将其转化为二维问题求解,进而减少未知量。……
