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Annular and Disk Finite Elements for Two-Dimensional Elastostatic Problems

delete2026-05-01
delete0
PRE
AI
P
Pan, Hui
Y
Yijun Liu *
DOI:10.1142/s0219876226500350delete
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摘要

摘要

En 中文
使用标准有限元对由圆形颗粒组成的材料和微观结构进行建模存在双重挑战:基于多项式的几何映射在曲边界上引入离散化误差,且每个颗粒所需的大量内部自由度导致计算瓶颈。本文针对二维(2D)静力弹性问题,提出了一种新的环形有限元和一种圆形盘超单元以解决上述问题。环形单元采用基于极坐标的精确解析几何映射,同时位移场使用标准的8节点四边形形函数插值,以保持与传统有限元框架的兼容性。通过应用静力凝聚消去内部自由度,进一步构建了盘超单元。收敛性研究表明,环形单元达到最优收敛率,与标准等参单元一致,同时在圆形边界上提供精确的几何保真度。涉及应力集中和集中载荷的额外基准测试验证了单元的准确性。通过圆盘堆积模拟展示了盘超单元的效率与物理一致性,其中有效杨氏模量随圆盘数量增加而收敛,表明该方法在颗粒复合材料均质化分析中的潜力。
Keyword:
Annular element
disk super element
2D elastostatic problems

期刊

I
International Journal of Computational Methods
IF:
1.6
论文数:
83
被引数:
1.6K

机构

S
southern university of science & technology
学者数:
1.3K
论文数: 479
被引数: 0
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