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有限元解的收敛性

时间:2022-11-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:当单元尺寸无限缩小时,单元应变将趋近于常量,因此单元位移函数中应包括常应变项。这两个条件合称为完备性条件。第个条件称为连续性条件。在有限单元法中,按位移求解时,只计算了各单元内部的功(应变能),没有计算相邻两单元接触面上的功,由于接触面的厚度为零,当接触面上的应变是有限值时,此功等于零;反之,当接触面上的应变不是有限值时,此功就可能不等于零,忽略它就会引起一定的误差。

2.4 有限元解的收敛性

一个连续介质本来具有无限个自由度,代以有限个单元的集合以后,便只有有限个自由度了,计算结果能否收敛于真解呢?关于这个问题的回答是,如果计算方法满足了一定的条件,计算结果将收敛于真解。

当按位移求解时,为使计算结果收敛于真解,应满足下列条件:

(1)单元的刚体位移不产生应变。这个条件显然是必要的,否则,坐标的平移和转动都将产生应变了。

(2)位移函数应反映单元的常应变。当单元尺寸无限缩小时,单元应变将趋近于常量,因此单元位移函数中应包括常应变项(即线性项)。

(3)位移函数必须保证在相邻单元的接触面上应变是有限的。

上述第(1)条可以看成是第(2)条的特例,因为刚体位移是常应变的特例——应变等于零。这两个条件合称为完备性条件。第(3)个条件称为连续性条件。

在有限单元法中,按位移(即按最小势能原理)求解时,只计算了各单元内部的功(应变能),没有计算相邻两单元接触面上的功,由于接触面的厚度为零,当接触面上的应变是有限值时,此功等于零;反之,当接触面上的应变不是有限值时,此功就可能不等于零,忽略它就会引起一定的误差。

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