Presentation Name: 弹性力学问题混合有限元方法
Presenter: 胡俊教授
Date: 2014-11-14
Location: 光华东楼 1801
Abstract:

 弹性力学问题混合有限元方法被国际著名数学家D. N. Arnold认为是四十多年没有解决的公开问题。很多国际著名数学家,D. N. Arnold,J. Douglas和混合有限元方法理论的奠基者F. Brezzi等在这方面做过很多尝试,但未能解决这个问题。 D. N. Arnold课题组近年来在这方面取得实质性的进展:基于数学上的弹性复形,他们提出了一套设计弹性力学问题混合有限元的方法,并首次得到以多项式为形函数的稳定混合有限元,其中二维的结果是他2002年世界数学家大会的大会报告主要内容之一。
我们提出了一套全新的设计弹性力学问题混合有限元的方法。我们的方法和D. N. Arnold等的方法有如下三点主要区别:(1) 我们的方法不需要借助任何中间工具,如弹性复形,是直接方法;(2) 从二维、三维到任意维,我们的算法和理论都是统一的;而他们的二维和三维需要分开讨论,并且数学上他们的方法还不能推广至任意维;(3) 最重要的是,我们的单元的应力与位移的多项式次数匹配是合理的,即前者比后者仅高一次,收敛阶是最优的;而他们的单元前者比后者要高两次甚至三次。如四面体混合元,我们的k阶元的应力和位移分别只需k和k-1次多项式;而他们的k阶元却分别需要k+2和k-1次多项式。三角形、矩形和立方体混合元都有类似现象。

 总之,我们的方法是理论上最直接、直抵问题核心、内蕴的方法。因此设计的单元空间结构非常简单,自由度很少,易于程序实现,特别是对四面体和张量积网格,
我们每个单元上的应力自由度比他们的少得多。这些单元基于有力学背景的Hellinger—Reissner变分原理,是全新的单元,可改进的空间极小.

 

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