Quadratic NURBS-based discretizations of the Galerkin method suffer from volumetric locking when applied to nearly-incompressible linear elasticity. Volumetric locking causes not only smaller displacements than expected, but also large-amplitude spurious oscillations of normal stresses. Continuous-assumed-strain (CAS) elements have been recently introduced to remove membrane locking in quadratic NURBS-based discretizations of linear plane curved Kirchhoff rods (Casquero et al., CMAME, 2022). In this work, we propose two generalizations of CAS elements (named CAS1 and CAS2 elements) to overcome volumetric locking in quadratic NURBS-based discretizations of nearly-incompressible linear elasticity. CAS1 elements linearly interpolate the strains at the knots in each direction for the term in the variational form involving the first Lam\'e parameter while CAS2 elements linearly interpolate the dilatational strains at the knots in each direction. For both element types, a displacement vector with C1 continuity across element boundaries results in assumed strains with C0 continuity across element boundaries. In addition, the implementation of the two locking treatments proposed in this work does not require any additional global or element matrix operations such as matrix inversions or matrix multiplications. The locking treatments are applied at the element level and the nonzero pattern of the global stiffness matrix is preserved. The numerical examples solved in this work show that CAS1 and CAS2 elements, using either two or three Gauss-Legrendre quadrature points per direction, are effective locking treatments since they not only result in more accurate displacements for coarse meshes, but also remove the spurious oscillations of normal stresses.


翻译:伽辽金法的二次NURBS离散化在应用于近似不可压线弹性问题时会出现体积锁闭。体积锁闭不仅导致位移小于预期值,还会引起法向应力的大振幅伪振荡。连续假定应变(CAS)单元近期被引入以消除基于二次NURBS的线性平面曲率基尔霍夫杆离散化中的薄膜锁闭(Casquero等人,CMAME,2022)。本文提出两种CAS单元的推广形式(命名为CAS1和CAS2单元),以克服近似不可压线弹性二次NURBS离散化中的体积锁闭。CAS1单元在变分形式中涉及第一拉梅参数的项中,对各方向的节点应变进行线性插值;而CAS2单元则对各方向的节点体应变进行线性插值。对于两种单元类型,跨单元边界具有C1连续性的位移向量将生成跨单元边界具有C0连续性的假定应变。此外,本文提出的两种锁闭处理方法在实现过程中无需任何额外的全局或单元矩阵运算(如矩阵求逆或矩阵乘法)。锁闭处理在单元层面实施,且全局刚度矩阵的非零模式得以保持。本文求解的数值算例表明:无论每个方向采用两点还是三点高斯-勒让德求积,CAS1和CAS2单元均为有效的锁闭处理方法,其不仅能在粗网格下获得更精确的位移,还能消除法向应力的伪振荡。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员