This paper proposes a strategy to solve the problems of the conventional s-version of finite element method (SFEM) fundamentally. Because SFEM can reasonably model an analytical domain by superimposing meshes with different spatial resolutions, it has intrinsic advantages of local high accuracy, low computation time, and simple meshing procedure. However, it has disadvantages such as accuracy of numerical integration and matrix singularity. Although several additional techniques have been proposed to mitigate these limitations, they are computationally expensive or ad-hoc, and detract from its strengths. To solve these issues, we propose a novel strategy called B-spline based SFEM. To improve the accuracy of numerical integration, we employed cubic B-spline basis functions with $C^2$-continuity across element boundaries as the global basis functions. To avoid matrix singularity, we applied different basis functions to different meshes. Specifically, we employed the Lagrange basis functions as local basis functions. The numerical results indicate that using the proposed method, numerical integration can be calculated with sufficient accuracy without any additional techniques used in conventional SFEM. Furthermore, the proposed method avoids matrix singularity and is superior to conventional methods in terms of convergence for solving linear equations. Therefore, the proposed method has the potential to reduce computation time while maintaining a comparable accuracy to conventional SFEM.


翻译:本文提出了一种从根本上解决传统s版本有限元方法问题的策略。由于s版本有限元方法可通过叠加不同空间分辨率的网格合理模拟分析域,因此具有局部精度高、计算时间短及网格剖分过程简单等固有优势。然而,该方法存在数值积分精度和矩阵奇异性等缺陷。尽管已有多种附加技术被提出以缓解这些局限性,但这类方法要么计算代价高昂,要么具有特殊针对性,反而削弱了其原有优势。为解决上述问题,我们提出了一种名为“基于B样条的s版本有限元方法”的新策略。为提高数值积分精度,我们采用在单元边界上具有$C^2$连续性的三次B样条基函数作为全局基函数;为避免矩阵奇异性,我们对不同网格采用不同的基函数——具体而言,采用拉格朗日基函数作为局部基函数。数值结果表明,采用所提方法无需传统s版本有限元方法中的任何附加技术即可实现足够精度的数值积分计算。此外,该方法避免了矩阵奇异性,且在求解线性方程组的收敛性方面优于传统方法。因此,所提方法在保持与传统s版本有限元方法相当精度的同时,具有缩短计算时间的潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月20日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16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
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员