In this paper, we present a first-order Stress-Hybrid Virtual Element Method (SH-VEM) on six-noded triangular meshes for linear plane elasticity. We adopt the Hellinger--Reissner variational principle to construct a weak equilibrium condition and a stress based projection operator. On applying the divergence theorem to the weak strain-displacement relations, the stress projection operator is expressed in terms of the nodal displacements, which leads to a displacement-based formulation. This stress-hybrid approach assumes a globally continuous displacement field while the stress field is discontinuous across each element. The stress field is initially represented by divergence-free tensor polynomials based on Airy stress functions. However, for flexibility in choosing basis functions, we also present a formulation that uses a penalty term to enforce the element equilibrium conditions. This method is referred to as the Penalty Stress-Hybrid Virtual Element Method (PSH-VEM). Numerical results are presented for PSH-VEM and SH-VEM, and we compare their convergence to the composite triangle FEM and B-bar VEM on benchmark problems in linear elasticity. The SH-VEM converges optimally in the $L^2$ norm of the displacement, energy seminorm, and the $L^2$ norm of hydrostatic stress. Furthermore, the results reveal that PSH-VEM converges in most cases at a faster rate than the expected optimal rate, but it requires the selection of a suitably chosen penalty parameter.


翻译:本文提出了一种基于六节点三角形网格的一阶应力混合虚拟单元法(SH-VEM),用于求解线性平面弹性问题。我们采用Hellinger–Reissner变分原理构建弱平衡条件及基于应力的投影算子。通过将散度定理应用于弱应变-位移关系,应力投影算子可用节点位移表示,从而导出位移型公式。该应力混合方法假设位移场全局连续,而应力场在单元间不连续。应力场最初基于Airy应力函数表示为无散张量多项式。然而,为增强基函数选择的灵活性,我们还提出了一种采用罚项强制满足单元平衡条件的公式,称为罚应力混合虚拟单元法(PSH-VEM)。针对PSH-VEM与SH-VEM给出了数值结果,并在线弹性基准问题中将其收敛性与复合三角形有限元法及B-bar VEM进行对比。SH-VEM在位移$L^2$范数、能量半范数及静水应力$L^2$范数下均达到最优收敛阶。此外,数值结果表明,PSH-VEM在多数情况下的收敛速率高于预期最优阶,但需选用合适的罚参数。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
39+阅读 · 2021年6月13日
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
机器学习相关资源(框架、库、软件)大列表
专知会员服务
40+阅读 · 2019年10月9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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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 · 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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+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
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
3+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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 · 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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+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