Finite Cell Method: High-Order Structural Dynamics for Complex Geometries
Finite Cell Method: High-Order Structural Dynamics for Complex Geometries
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有限元方法：复杂几何形状的高阶结构动力学
DOI：
--
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
E. Rank
中科院分区：
文献类型：
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作者：
M. Elhaddad;N. Zander;S. Kollmannsberger;Ali Shadavakhsh;V. Nübel;E. Rank
本文将有限单元法（FCM）应用于求解线性弹性动力学瞬态问题。从初边值问题的弱形式出发，给出了线性弹性动力学的模糊C-均值法的数学形式。简要讨论了半离散时间积分格式，并论证了隐式时间积分的选择。一个一维基准问题，使用FCM解决，说明该方法的能力，以解决问题的线性弹性动力学获得高的收敛速度。最后，给出了一个工业应用的瞬态分析算例.数值结果进行比较，使用国家的最先进的商业软件，采用线性有限元，结合显式时间积分得到的结果。结果表明，作为一个强大的工具，在弹性动力学瞬态分析的FCM的潜力，提供了一个中等的计算工作量的高精度。
In this contribution, the finite cell method (FCM) is applied to solve transient problems of linear elastodynamics. The mathematical formulation of FCM for linear elastodynamics is presented, following from the weak formulation of the initial/boundary-value problem. Semi-discrete time integration schemes are briefly discussed, and the choice of implicit time integration is justified. A 1D benchmark problem is solved using FCM, illustrating the method's ability to solve problems of linear elastodynamics obtaining high rates of convergence. Furthermore, a numerical example of transient analysis from an industrial application is solved using FCM. The numerical results are compared to the results obtained using state-of-the-art commercial software, employing linear finite elements, in conjunction with explicit time integration. The results illustrate the potential of FCM as a powerful tool for transient analysis in elastodynamics, offering a high degree of accuracy at a moderate computational effort.
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