Geometric Finite Element Discretization of Maxwell Equations in Primal and Dual Spaces
有限元法单元英语
有限元法释义finit element method[计] 有限元法;finite element method有限元素法;点击人工翻译,了解更多人工释义实用场景例句全部The finite - element method is the most versatile.有限元法是最有用的方法.辞典例句The rectangular groove guide ( RGG ) is analyzed by finite element method ( FEM ) .本文用有限元法分析了矩形槽波导.互联网According to axi - symmetry of shaft, the semi - analytical finite element method is used.考虑到结构的轴对称性质, 分析时采用了半分析有限元法.互联网FEM FCT is used to solve three dimensional hypersonic inviscid flow.从Euler方程出发,利用流量修正有限元法(FEM?FCT)求解三维无粘流动的高速流场.互联网The result are compared with the finite element method's, and anastomosed. "本文计算结果与有限元法分析结果作了比较, 结果吻合较好.互联网Method: 3 - D finite element modeling was computed and analyzed.方法: 采用三维有限元法建立模型并计算、分析.互联网The cloth draping property is studied by using finite element method.以梁单元为模型,运用有限元法研究织物的悬垂性问题.互联网Therefore, the core question of rigid - viscoplastic finite element method has been solved.从而解决了刚粘塑性有限元法核心问题.互联网A permanent magnetic field for mono - crystal furnace was designed.采用有限元法设计了硅单晶炉用永磁磁体.互联网The edge finite element interpolation function of 1 - forms for prism is derived.就三梭柱单元导出了棱边有限元法的1 -形式线性插值基函数.互联网Methods: Three - dimensional finite element analysiswas adopted.方法: 采用三维有限元法.互联网A mixed method - NES FEM is systematically illustrated.提出了新型等效源法与有限元法的一种新耦合算法.互联网The finite element method was used for analysis of heat stress in chip on board ( COB ).本文采用有限元法分析了板上芯片( COB ) 的热应力分布.互联网Finite element method ( FEM ) occupies an important part in Computer Aided Engineering ( CAE ) methods.有限元法,也称有限单元法或有限元素法,在计算机辅助工程CAE 中占有重要的位置.互联网A finite element model for drawing process of high carbon wire with inner micro - defects was built.通过对高碳盘条内部缺陷的假设,采用有限元法研究了高碳盘条拉拔过程中,工艺参数对裂纹扩展情况的影响.互联网。
Ls-dyna 高级教程 关键字讲解-_Lectures_1
Solver - Solution processing
DYNA3D developed at Lawrence Livermore National Laboratory by John Hallquist Low velocity impact of heavy, solid structures, military applications DYNA3D ported on Cray-1 Improved sliding interface Order of magnitude faster New material models - Explosive-structure, Soil-structure Impacts of penetration projectiles
The George Washington University
Pre-stress and Post-stress Interactive graphics Preprocessor - LS-PrePost Third party interfaces Postprocessor, LS-PrePost Other rigid body program coupling CAD d data t i interface t f
The George Washington University
Department of Civil and Environmental Engineering
Keyword Format Input File
*KEYWORD *TITLE SAMPLE INPUT FILE *CONTROL_TERMINATION 0.1000000 0 0.0000000 0 0.0000000 *DATABASE_BINARY_D3PLOT 1.00000-3 0 *DATABASE_BINARY_D3THDT 1.00000-3 *MAT_ELASTIC 1 7.89000-9 2.00000+5 0.3000000 *SECTION_SOLID 1 0 *SECTION_SHELL 1 2 1.0000000 1.0000000 1.0000000 1.0000000 0.0000000 *PART PART NAME 1 1 1 1 0 0 0 0 0 *NODE 1 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 2 7.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 3 0.000000000E+00 7.000000000E+00 0.000000000E+00 4 7.000000000E+00 7.000000000E+00 0.000000000E+00 5 0.000000000E+00 0.000000000E+00 7.000000000E+00 6 7.000000000E+00 0.000000000E+00 7.000000000E+00 7 0.000000000E+00 7.000000000E+00 7.000000000E+00 8 7.000000000E+00 7.000000000E+00 7.000000000E+00 *ELEMENT_SOLID 1 1 1 2 4 3 5 6 8 7 *PART PART NAME 2 2 2 2 0 0 0 0 0 *ELEMENT SHELL *ELEMENT_SHELL 1 2 1 2 4 3 *END
openDRIVE1.5中Geometry五种元素解析
openDRIVE1.5中Geometry五种元素解析Geometrygeometry是planView的子标签关于planView这里不再赘述,本文主要解析geometry的5个子元素<planView><geometry>...</geometry></planView>这里有几个变量需要注意s: 起始位置(s-coordinate)x: 起始位置(x inertial)y: 起始位置(y inertial)hdg: 起始方向(inertial heading)length: 元素reference line的长度在geometry中主要有以下五种道路表示的元素straight linesspiralsarcscubic polynomialsparametric cubic polynomialsstraight linesline是geometry的子标签<geometry><line.../>...</geometry>是最简单的一种元素,将一条直线描述为道路参考线的一部分。
spiralsspiral是geometry的子标签<spiral.../>...</geometry>这里将螺旋线描述为道路参考线的一部分。
spiral的一个重要特点是,元素开始和结束之间的曲率变化是线性的。
关于spiral的详细计算,可以参考官方文档,这里做基本层面的介绍,不再赘述。
这里有几个变量需要注意curvStart: 元素起始位置的曲率curvEnd: 元素终止位置的曲率arcsarc是geometry的子标签<geometry><arc.../>...</geometry>这里将弧形描述为道路参考线的一部分。
arc的曲率参数curvature是恒定的。
这里有一个变量需要注意curvature: arc恒定不变的曲率cubic polynomialspoly3是geometry的子标签<geometry><poly3.../>...</geometry>这里将三次多项式描述为道路参考线的一部分,起点的局部u / v坐标系中描述多项式(u指向局部s方向,v指向局部t方向)。
the mathematical theory of finite element method
the mathematical theory of finiteelement methodThe mathematical theory of the finite element method (FEM) is a branch of numerical analysis that provides a framework for approximating solutions to partial differential equations (PDEs) using discretization techniques. The finite element method is widely used in engineering and scientific disciplines to simulate and analyze physical phenomena.At the core of the FEM is the concept of dividing a domain into a finite number of elements, which are connected at nodes. The unknown solution within each element is approximated using a simple function, referred to as the basis function. These basis functions are usually polynomials of a certain degree, and their coefficients are determined by solving a set of linear equations.The mathematical theory of the FEM involves several key concepts and techniques. One of the fundamental principles is the variational formulation, which transforms the PDE into an equivalent variational problem. This variational problem is then discretized using the finite element approximation, resulting in a system of algebraic equations.Another important aspect is the assembly process, where the contributions from each element are combined to form the global stiffness matrix and right-hand side vector. This assembly is based on the integration of the basis functions and their derivatives over the element domains.Error estimation and convergence analysis are also essential components of the mathematical theory of the FEM. Various techniques, such as the energy method and the posteriori error estimators, are used to assess the accuracy of the finite element solution and to determine the appropriate mesh refinement for achieving convergence.Furthermore, the mathematical theory of the FEM includes the treatment ofboundary conditions, imposition of symmetries, and the development of efficient solvers for the resulting linear systems. It also addresses issues such as numerical stability,并行 computing, and adaptivity.In summary, the mathematical theory of the finite element method provides a comprehensive framework for numerically solving PDEs. It encompasses concepts such as element discretization, variational formulation, assembly, error estimation, and convergence analysis, which collectively enable the accurate and efficient simulation of a wide range of physical problems.。
Introduction-to-Finite-Elements-Method
; ; ;
IFEM Ch 1–Slide 12
; ; ;
Introduction to FEM
Two Interpretations of FEM for Teaching
Physical
Breakdown of structural system into components (elements) and reconstruction by the assembly process Emphasized in Part I
IFEM Ch 1–Slide 3
Introduction to FEM
Computational Mechanics
Branches of Computational Mechanics can be distinguished according to the physical focus of attention
Introduction to FEM
FEM in Modeling and Simulation: Mathematical FEM
Mathematical model
IDEALIZATION REALIZATION
Discretization + solution error
FEM
SOLUTION
3 4 2 4
r d
5 1 5
2r sin(π/n) i
2π/n 6 7 8
j r
IFEM Ch 1–Slide 10
Introduction to FEM
Computing π "by Archimedes FEM"
n 1 2 4 8 16 32 64 128 256
英文有限元方法Finite element method讲义 (4)
(ii)
and u 3 are identical (i.e. u 3 (0 ) = u 2 (0 ) and u 3 (0 ) = u 2 (0 ) ), show that u 3 = u 2 . Also show by means of Lagrange’s equations of motion that the response of the system depicted in the Figure is governed by the equation M u + Ku = F , where
U1 U2
1
1 0 U1 0 1 U2
1 1
T
1
1 0 1 0 1 −1
The zero frequency is associated with the translation deformation mode. The zero occurs when the stiffness matrix K is singular, which happens when insufficient boundary conditions are specified to prevent bulk modes of movement.
Solution
2 2 1 1 2 2 m 1u 1 + m2u 2 k1 u1 − u 0 + k 2 u 2 − u1 + k 2 u 3 − u1 2 + m 3 u 3 , Wse = 2 2 2 2 2 1 1 2 2 L = T − Wse = m1 u 1 + m2u 2 k1 u1 − u 0 + k 2 u 2 − u1 + k 2 u 3 − u1 2 + m3u 3 − 2 2
第八章几何特性的定义
第八章几何特性的定义(GEOMETRICPROPERTIES)例如要定义单元1的截面积为0.1mm2这一几何特性,通常在MENTAT中先定义几何特性名如“c_sect”,然后输入截面积为0.1mm2,最后施加在单元1上,几何特性名的定义、修改、管理与边界条件名、材料特性名相同,不再重复。
GEOMETRIC PROPERTIES的子菜单如下图所示,根据分析类型及单元的几何种类区分排列。
GEOMETRIC PROPERTIESMECHANICAL ELEMENTS3-DAXISYMMETRICPLANARGAP/FRICTIONOTHER ELEMENTSHEAT TRANSFERID GEOMETRIES应力分析用几何特性定义。
MECHANICALELEMENTS3D 三维单元分析用几何特性定义。
PLANAR 平面单元几何特性定义。
GAP/FRICTION 间隙单元几何特性定义。
OTHER ELEMENTS 应力分析以外分析用几何特性的定义。
HEAT TRANSFER 热传导单元的几何特性。
3D单元几何特性定义子菜单如下图所示MECHANICAL 3-D GP’sPREV NEXTNEW NAME REM EDITGEOMETRIC PROPERTY TYPETRUSSCABLEELASTIC BEAMGENERAL BEAMELBOWMEMBRANESHEAR PANELSHELLSOLIDREBARBEAM SECTIONSTRUSS (杆单元)定义杆单元的截面积。
CABLE(缆索单元)定义缆索单元截面积、初始长度及初始应力。
ELASTIC BEAM(弹性梁单元)定义截面积、在局部梁坐标系下的惯性矩。
GENERAL BEAM(一般梁元)定义管厚及半径,定义截面形状及梁局部坐标系的x轴。
ELBOW(弯管单元)定义厚度、半径、截面积、曲率中心等弯管单元的几何特性。
MEMBRANE 输入膜单元的厚度。
限体积法中面积分离散格式的精度分析
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
October 2000 Vol. 26 No15
有限体积法中面积分离散格式的精度分析
马 亮 李亭鹤
( 北京航空航天大学 飞行器设计与应用力学系)
近年来 ,在复杂流场的数值计算中出现了另 一种有限体积格式 — — — 顶点中心格式 , 它让物理 变量处于网格的节点上 , 而控制体为围绕该点的 虚拟网格 . 这种格式吸取了中心格式结构简单的 长处 ,又保留了顶点格式中物理量位于网格节点 的特点 , 已有人将此格式应用于复杂流场的计 算 [2 ] ,但还没有对此格式的详细精度分析 . 本文以 文献 [ 1 ] 的分析方法为基础 ,采用 Taylor 级数展开 的方法 ,给出了顶点中心格式在不同网格上的精
由此可以看到有限体积法的中心格式由于其本身固有的零阶误差不能通过加密网格来提高精度要保持较好的计算精度网格必须充分光滑正交顶点格式和顶点中心格式精度高于中心格式对于光滑性较差的网格也能保持一阶精度可以通过加密网格来减小误差因而更适合于绕复杂外形流场的计算
2000 年 10 月 第 26 卷 第 5 期
图6 粗网格上计算的等压图
图 7 是粗网格上计算的局部等压线 . 可以看 到 ,对于中心格式 ,等压线在网格扭曲较大的前后 缘处有明显的抖动 , 而顶点格式和顶点中心格式 则较光滑 . 图 8 和图 9 是在细网格上计算的等压 线 . 与粗网格相比 ,中心格式的等压线在前后缘处 的抖动依然存在 , 而顶点格式和顶点中心格式在 相应区域的等压线则变得更光滑了 .
x
5V
V→ 0 V
采用中心格式在网格单元 V i , j 的中心点上对 一阶导数进行数值近似 ( 图 3) , 有
Geometric Modeler
Geometric Modeler Topology How to Associate Topology WithGeometryRules Between Topological and GeometricObjectsAbstractThe topology describes the limitation of a geometry. Hence, topological objects are related to geometric objects within specified rules, which are detailed here•Introduction•Representing Geometryo A CATEdgeCurve Represents CATCurveso A CATMacroPoint Represents CATPoints•The Cell Geometry Depends on What It Boundso What Is Related To a Volumeo What Is Related To an Edgeo What Is Related To a Vertex•Diagram•Main Steps to Create Cells Related to Geometry•Example: Wire Creation•In Short•ReferencesIntroductionThe topology is a building set for limiting the space. Vertex bound edges, which bound faces, which bound volumes. How to map these topological entities to geometric entities in order to limit the geometric space?• a CATMacroPoint corresponds to the geometric support of a vertex,• a CATEdgeCurve corresponds to the geometric support of an edge,• a CATSurface corresponds to the geometric support of a face.拓扑结构限制的空间设置一个建设。
有限元分析基础
第二章 结构几何构造分析
(a) 结构本身可变 (b) 缺少必要的约束条件 (c) 约束汇交于一点 图2-1 几何可变结构
14
第二章 结构几何构造分析
2.2 结构计算基本知识
2.2.1 结构计算简图
实际结构总是很复杂的,完全按照结构的实际情况 进行力学分析是不可能的,也是不必要的,因此在对实 际结构进行力学计算之前,必须将其作合理的简化,使 之成为既反映实际结构的受力状态与特点,又便于计算 的几何图形。这种被抽象化了的简单的理想图形称之为 结构的计算简图,有时也称为结构的力学模型。 结构计算所常用的结点和支座的简化形式:
对称结构在正对称载荷下,对称轴截面上只能产生 正对称的位移,反对称的位移为零;对称结构在反对称 载荷下,对称轴截面上只有反对称的位移,正对称的位 移为零。 (1) 具有奇数跨的刚架
① 正对称载荷作用
(a) 对称刚架
(b) 变形状态分析
(c) 对称性利用
图2-22对称性利用示意图
19
第二章 结构几何构造分析
单元结点位移条件
当 x0 时
v vi,
v x
i
当 xl
时 v vj,
v x
j
1 vi
2 i
3
3 l2
vi v j
1 l
2i
j
4
2 l3
vi v j
1 l2
i j
34
第三章 杆系结构静力分析的有限单元法
a. 杆件的转折点、汇交点、自由端、集中载荷作用 点、支承点以及沿杆长截面突变处等均可设置成结点。 这些结点都是根据结构本身特点来确定的。
b. 结构中两个结点间的每一个等截面直杆可以设置 为一个单元。 变换为作用在结点上的等效结点载荷。
finite-discrete element method
finite-discrete element method
有限离散元素法(Finite-Discrete Element Method,简称FDEM)是一种数值分析方法,用于模拟和分析离散元素(例如颗粒、颗粒群或结构单元)的力学行为和运动规律。
该方法将连续介质离散化为有限个离散元素,通过分析这些元素的相互作用和运动,来预测整个系统的行为。
FDEM在许多领域都有应用,例如地质工程、材料科学、生物医学和农业等。
它可以帮助工程师和研究人员了解材料的力学性质、颗粒流动和传输过程、生物组织的生长和发育等。
FDEM的基本步骤包括:
1.**离散化**:将连续介质或结构离散化为有限个元素。
这些元素可以是球形、圆柱形、立方体等,取决于所研究的系统和问题。
2.**建立模型**:为每个离散元素建立数学模型,包括描述其几何形状、材料属性和边界条件等。
3.**分析相互作用**:分析元素之间的相互作用,包括接触力、摩擦力、粘聚力等。
4.**求解运动方程**:通过数值方法求解元素的运动方程,包括牛顿第二定律、弹性力学方程等。
5.**结果分析和验证**:对模拟结果进行分析和验证,与实验数据进行比较,以评估模型的准确性和可靠性。
FDEM的优势在于能够处理复杂的几何形状和边界条件,模
拟大变形和破裂等现象。
然而,它也可能面临一些挑战,例如如何选择合适的离散元素类型和数量、如何处理接触和摩擦等问题。
finite element method;
finite element method;一、引言Finite Element Method (有限元素法) 是一种广泛应用于工程和科学领域的数值分析方法。
它通过将连续的问题离散化,将复杂的物理问题转化为一系列简单的数学问题,从而得到精确的数值解。
本文将详细介绍有限元素法的原理、应用和实现。
二、有限元素法的原理有限元素法的基本思想是将连续的问题离散化,将一个连续的区域划分为一系列简单的元素,每个元素由有限数量的点组成。
通过这些点,我们可以定义元素的各种物理属性,如强度、刚度、阻尼等。
然后,我们可以将这些属性结合在一起,通过数学方法求解连续体的运动、应力、应变等问题。
有限元素法通常需要解决偏微分方程的问题,这些方程描述了物体在受到外力或内部应力时的行为。
通过将这些问题转化为一系列线性方程组,有限元素法可以求解这些方程组,得到物体的运动和应力的数值解。
三、有限元素法在工程中的应用有限元素法广泛应用于各种工程领域,如结构工程、机械工程、土木工程等。
通过有限元素法,工程师可以模拟物体的受力情况,预测其变形和破坏的可能性,从而优化设计,提高结构的可靠性和安全性。
在结构工程中,有限元素法可以用于分析桥梁、建筑、车辆等结构在各种载荷条件下的行为。
通过模拟,工程师可以了解结构的应力分布、变形情况以及结构的薄弱点,从而优化设计,提高结构的性能。
在机械工程中,有限元素法可以用于分析零件的应力分布、疲劳寿命等问题。
通过模拟,工程师可以优化零件的设计和制造工艺,提高零件的性能和寿命。
在土木工程中,有限元素法可以用于分析桥梁、隧道、堤坝等大型基础设施在各种环境条件下的行为。
通过模拟,工程师可以预测基础设施的变形、破坏等问题,从而制定相应的维护和改造方案。
四、有限元素法的实现有限元素法的实现通常包括前处理、求解器和后处理三个阶段。
前处理阶段包括建立模型、划分元素、定义元素的属性等步骤;求解器阶段通过数学方法求解偏微分方程得到数值解;后处理阶段则包括分析结果、优化设计和评估性能等步骤。
有限元离散
有限元离散
有限元离散(Finite Element Discretization)是一种将连续物理
问题转化为离散形式的方法。
它是求解偏微分方程的经典数值解法之一。
在有限元离散中,将求解区域分割为有限数量的小单元,并在每个小单元上定义一个近似解。
通过在每个小单元上建立基函数,将连续解近似表示为这些基函数的线性组合。
然后,通过在整个求解区域上组装这些小单元的近似解,得到整个问题的离散形式。
最后,使用数值方法求解得到离散问题的解。
有限元离散方法的关键步骤包括:
1. 网格划分:将求解区域划分为小单元,常用的网格包括三角形和四边形网格。
2. 建立基函数:在每个小单元上选取适当的基函数,并通过选取基函数的系数来近似表示解。
3. 建立离散形式:将原问题转化为离散形式,通常是通过将原问题乘以一个测试函数,并在整个求解区域上积分得到离散形式。
4. 组装和求解:将离散形式在整个求解区域上组装,并通过数值方法求解得到离散问题的解。
5. 后处理:对求解结果进行分析、可视化和评估。
有限元离散方法在工程、物理学和计算机图形学等领域广泛应用,常用于求解结构力学、流体力学、电磁场等各种物理问题。
finite element modeler默认单位
finite element modeler默认单位【原创版】目录1.Finite Element Modeling 简介2.Finite Element Modeler 默认单位3.默认单位的影响4.如何更改默认单位5.总结正文1.Finite Element Modeling 简介有限元建模(Finite Element Modeling)是一种数值分析方法,它通过将结构分解为许多小的、简单的部分(称为元素),然后对这些元素进行求解,最终得到整个结构的解。
这种方法被广泛应用于工程领域,如结构分析、热传导、流体力学等。
2.Finite Element Modeler 默认单位有限元建模器(Finite Element Modeler)是进行有限元分析的软件工具。
在使用这些软件时,我们通常需要关注的一个重要参数是单位的设置。
Finite Element Modeler 的默认单位是英制单位,即英里、英尺、英寸等。
3.默认单位的影响使用默认单位可能会对模型的精度和结果产生影响。
例如,当我们模拟一个结构时,如果单位设置不正确,可能会导致计算结果不准确,从而影响我们的分析和设计。
4.如何更改默认单位如果需要更改 Finite Element Modeler 的默认单位,可以按照以下步骤操作:(1)打开有限元建模软件,进入“文件”(File)菜单,选择“单位”(Units)选项。
(2)在弹出的“单位”(Units)对话框中,选择“公制”(Metric)作为单位制。
(3)点击“确定”(OK)按钮,完成单位设置。
5.总结在使用 Finite Element Modeler 进行有限元建模时,我们需要关注单位的设置,确保使用正确的单位制。
如果需要更改默认单位,可以通过上述步骤进行操作。
distinct element method
distinct element methodDistinct Element Method(DEM)是一种离散元分析方法,广泛应用于岩土工程、地质工程、工程力学以及材料科学等领域。
该方法是一种基于微观力学理论的数值分析技术,用于模拟离散体系在外力作用下的变形、破坏和流变等特性。
1. 原理DEM的基本原理是将一个宏观的连续体离散为许多微观的离散元素,然后根据离散元素之间的接触关系,通过数值方法求得其宏观力学行为。
DEM的计算流程可以分为两个步骤:(1)接触模型:定义离散元素之间的互作用力和弹性形变、塑性形变、损伤等变形模型。
(2)求解方法:将接触力用于求解运动学和动力学方程,确定每个离散元素运动的位置和速度。
2. 应用领域DEM广泛应用于岩土工程、地质工程、矿业工程、环境工程、能源工程、材料科学等领域。
其中,应用于岩土工程的常见应用包括:地堡盾构、隧道开挖、坑防护、地基沉降、边坡稳定性、地震灾害等。
在地质工程领域,DEM方法可以用于解决地震断层机制、地震地表位移、地下空洞开挖和封闭以及地下核废料储存等问题。
在材料科学领域,DEM方法广泛应用于颗粒、纤维和微观结构等领域。
3. 实施策略(1)模型建立:DEM模拟需要建立完整且真实可行的模型。
在模型建立过程中,需要考虑粒子间的接触关系,并对接触力、形变模型进行合理的设定。
(2)参数定义:DEM方法中需要定义的参数非常多,包括物理质量、弹性模量、粘度、动摩擦系数、碰撞模型等。
因此,在模拟之前,需要进行详细的参数定义。
(3)模拟实验:模拟与实验数据进行比较,以验证模型的可靠性和准确性。
4. 发展趋势DEM方法的解决能力逐步增强,越来越多的应用在地震学、生物学和医学等领域。
此外,由于计算机软硬件技术的不断发展,加之并行计算技术的不断进步,DEM方法的计算速度将更快,应用领域也将更加广泛。
未来,DEM方法有望成为求解各种力学问题的重要数值方法之一。
总之,DEM方法作为重要的离散元分析技术,能够模拟离散体系在外力作用下的变形、破坏和流变等特性。
离散元素方法 discrete element method
离散元素方法 discrete element method
离散元素方法(Discrete Element Method,简称DEM)是一
种用于模拟物理现象的计算机模拟技术,可以用于模拟复杂的流体力学和粒子力学系统,如粉末科学、空间结构、多相流体、可塑性材料等。
离散元素方法通过将复杂的物理系统分解为许多离散的元素,来模拟系统的行为。
离散元素方法的优势在于它可以在不考虑系统的复杂性的情况下准确地模拟复杂的物理现象。
它可以模拟多种多样的粒子系统,包括颗粒流体、空间结构、塑料材料、多相流体等。
它可以模拟单粒子或多粒子动力学特性,以及探索粒子间相互作用的机制。
离散元素方法有许多种实现方式,最常见的是采用有限元素法(FEM)来实现离散元素方法。
有限元素法利用有限元素来
模拟物理系统,其中每个有限元素都有一组坐标,可以用来描述物理系统的状态。
此外,可以使用拉格朗日方程来描述物理系统的动力学行为,进而模拟粒子的运动和相互作用。
除了有限元素法以外,也可以使用复杂动力学方法(CMD)来实现离散元素方法。
复杂动力学方法可以用来模拟多种复杂的物理过程,如多粒子动力学、粉体动力学、悬浮体动力学等。
总之,离散元素方法是一种强大的计算机模拟技术,可以模拟复杂的物理现象,如粉末科学、空间结构、多相流体、可塑性材料等,是研究复杂系统的有力工具。
geometric primitives的学名 -回复
geometric primitives的学名-回复"geometric primitives的学名",指的是几何实体的基本元素。
几何学是研究形态、大小、相对位置和属性等问题的一门学科。
在几何学中,研究的对象可以是实际存在的物体,也可以是抽象的数学构造。
而geometric primitives则是几何学中的基本元素,常被用于表示或构建更复杂的几何形状。
几何的早期发展可以追溯到古希腊时期,当时的数学家们开始研究各种几何形状及其属性。
经过世纪的发展,几何学的基本概念也逐渐成为数学的一部分。
几何学中的基本元素几何原始体描述了几何图形的最基本特征。
在几何学中,最常见的几何原形体是点、直线、面和体。
它们构成了几何形状的基本组成部分。
下面将逐一介绍这些几何原始体及其特点。
首先是点。
在几何学中,点是没有大小或形状的基本元素。
它仅由位置决定,通常用一个大写字母或小写字母表示。
点的位置可以通过坐标来描述,例如在笛卡尔坐标系中,点的位置由x,y和z三个坐标值确定。
在几何学中,点被用于构建线、面和体。
其次是直线。
直线是由无限多个点按照同一方向平行排列而形成的。
直线上的每个点与它前后的任意两个点连成的线段都是同一长度。
直线可以用两个点表示,也可以用直线上的一个点和直线上的方向向量表示。
直线的特点是其长度无限延伸,可以在两个点之间无限延展。
接下来是面。
面是由无限多条平行线形成的。
面是一个二维的几何原始体,可以用平面上的点或平面上的线段进行描述。
面的特点是它没有边界,可以无限延伸。
平面几何中,面用于构建三角形、矩形、圆形和其他具有特定形状的几何图形。
最后是体。
体是一个三维的几何原始体,可以包含无限多个面。
体可以是球体、长方体、圆锥体等。
体的特点是它有体积和形状,它可以用宽度、高度和深度等维度进行描述。
通过对几何学中的基本元素进行研究,人们可以利用这些元素构建和描述更复杂的几何形状。
例如,通过连接多个点可以形成线段,通过连接多个线段可以形成多边形,通过连接多个面可以形成立体。
element distortion in finite element analysis
element distortion in finite element analysis 一、引言有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法,它的基本原理是将复杂的结构分割成许多小的单元,然后通过对每个单元进行数学建模和计算,最终得到整个结构的力学性能。
然而,在实际应用中,由于各种因素的影响,有限元分析中可能会出现元素畸变(element distortion)的问题,这会对计算结果产生严重影响。
本文将从以下几个方面对有限元分析中的元素畸变问题进行详细探讨。
二、什么是元素畸变在有限元分析中,每个单元都被视为一个简单形状(如三角形或四边形),并通过节点之间的连接来构成整个结构。
但是,在实际应用中,由于各种因素(如物理形状、边界条件、网格划分等)的影响,这些简单形状可能会发生畸变。
具体来说,当一个单元的节点位置不再满足其原始简单形状时,就会发生畸变。
例如,在三角形单元中,如果某个角度太小或太大,则该单元将不再是三角形,并且其性能将受到影响。
三、元素畸变的影响元素畸变会对有限元分析的结果产生严重影响。
具体来说,它可能导致以下几个问题:1. 计算精度下降:当单元形状发生畸变时,其数学模型将不再准确地描述实际结构。
这将导致计算精度下降,从而影响计算结果的准确性。
2. 数值稳定性下降:在某些情况下,元素畸变可能会导致数值稳定性下降。
例如,在某些非线性分析中,如果单元形状发生畸变,则可能会导致计算过程中出现奇异点或发散现象。
3. 计算效率下降:由于元素畸变可能导致计算精度和数值稳定性下降,因此需要增加计算量以保证结果的准确性。
这将导致计算效率下降,并且可能会增加计算时间和成本。
四、元素畸变的原因在有限元分析中,元素畸变可能由多种因素引起。
以下是一些常见的原因:1. 物理形状:当结构物理形状复杂或不规则时,单元之间的连接关系可能会受到影响,并且容易导致元素畸变。
2. 网格划分:当网格划分不合理或不充分时,可能会导致单元形状发生畸变。
python中的geometric函数
python中的geometric函数Python中的geometric模块是一个用于处理几何图形的工具包。
它提供了一系列的函数和方法,用于计算图形的面积、周长、坐标等相关属性。
在本文中,我将介绍一些常用的函数,并且给出一些示例来说明它们的用法。
一、点(Point)点是几何图形中最基本的元素之一。
在geometric模块中,点被表示为一个二维或三维的坐标。
可以使用Point函数来创建一个点对象,例如:```pythonfrom geometric import Point# 创建一个二维点p1 = Point(1, 2)# 创建一个三维点p2 = Point(3, 4, 5)```通过上述代码,我们分别创建了一个二维点p1和一个三维点p2。
点对象可以用于计算两点之间的距离、判断点是否在某个图形内等操作。
二、直线(Line)直线是由两个点确定的一条线段。
在geometric模块中,可以使用Line函数来创建一条直线。
例如:```pythonfrom geometric import Line, Point# 创建一条直线p1 = Point(1, 2)p2 = Point(3, 4)line = Line(p1, p2)```通过上述代码,我们创建了一条由点p1和点p2确定的直线line。
直线对象可以用于计算该直线的斜率、长度等属性。
三、多边形(Polygon)多边形是由多个点组成的封闭图形。
在geometric模块中,可以使用Polygon函数来创建一个多边形。
例如:```pythonfrom geometric import Polygon, Point# 创建一个多边形p1 = Point(1, 2)p2 = Point(3, 4)p3 = Point(5, 6)polygon = Polygon(p1, p2, p3)```通过上述代码,我们创建了一个由点p1、p2和p3确定的三角形多边形polygon。
无网格法和有限元法的比较
收稿日期:2006-08-15作者简介:胡玮军,女,邵阳学院机械与能源工程系,讲师,硕士研究生。
文章编号:1001-4179(2007)02-0128-03无网格法和有限元法的比较胡玮军(邵阳学院机械与能源工程系,湖南邵阳422004)摘要:无网格法是在有限元的基础上发展起来的新的数值方法,在处理大变形或网格 畸变 等问题时具有明显的优势。
有限元法的形函数和离散系统方程是建立在网格上的,而无网格法在问题域中采用一系列分散节点来建立场变量插值,形函数定义于全域,随插值节点的移动而变化,故无网格法具有更高的计算精度,前处理工作量大大减少,无需后处理过程。
由于无网格法中系统刚度矩阵较大,因此需要更多的CPU 计算时间。
关 键 词:有限元法;无网格法;比较;数值方法中图分类号:O241 文献标识码:A1 概述有限元法(Finite Elemen t Method)是基于网格的数值方法,它通用、灵活并被作为一种工业标准广泛遵循,但其在分析涉及特大变形(如:加工成型、高速碰撞、流固耦合)、奇异性或裂纹动态扩展等问题时遇到了许多困难。
在有限元法中,单元和网格既是分析解决问题的载体,同时也是对其应用的制约,主要表现在: 单元网格剖分等前处理数据准备工作量大,尤其是对三维问题; 在分析大变形问题时必须防止网格畸变或缠结; 在求解裂纹扩展、液体晃动、材料相变和成形等不定边界或可动边界问题时,需要随时找出新的边界位置,并在新的解域内重新划分网格; 对时间相关问题更要按时段反复重分网格,工作量惊人,甚至使分析失败。
近年来,无网格法(Meshfree Mothed)得到了迅速发展,它不需要划分网格,克服了有限元法对网格的依赖,在涉及网格畸变、网格移动等问题时显示出明显的优势,同时无网格法的前处理过程也比有限元更为简单。
2 有限元法和无网格法的比较2.1 网格划分在有限元法中,连续体被划分成由有限个称作单元的小网格组合而成的离散结构。
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2
D = ⋆ǫ E , H = ⋆µ−1 B.
(2)
By applying basic tools of algebraic topology and a discrete analog of differential forms, discrete electromagnetic theory can be constructed from first principles on a general (irregular) primal/dual lattice (oriented cell-complex) [7]. The discrete Maxwell equations read as [9]
Geometric Finite Element Discretization of Maxwell Equations in Primal and Dual Spaces
arXiv:physics/0503013v2 [p-ph] 14 Nov 2005
Bo He∗ and F. L. Teixeira† ElectroScience Laboratory and Department of Electrical and Computer Engineering, The Ohio State University, 1320 Kinnear Road, Columbus, OH 43212, USA
PACS numbers: 02.70.Dh; 03.50.De; 02.60.-x; 41.20.-q. Keywords: Duality; Finite element method; Euler’s formula; Hodge c address: he.87@ Electronic address: teixeira.5@
III.
DISCRETE HODGE OPERATORS
Let Ω be a n-dimensional differentiable manifold and F p (Ω) the space of forms of pdegree defined on it. If Ω is endowed with a metric, then the Hodge operator ⋆ : η → ξ = ⋆η [10][11] is defined as a map of η ∈ F p (Ω) to ξ ∈ F n−p (Ω) such that for any ψ ∈ F p (Ω) ψ∧ξ =
II.
DISCRETE MAXWELL EQUATIONS
Maxwell equations in source-free, three-dimensional (3D) space (in the Fourier domain) are written in terms of differential forms [7][8] as dE = iωB, dB = 0, dH = −iωD, dD = 0, (1)
1
I.
INTRODUCTION
The finite element method (FEM), originally developed for structure design and analysis, is usually based on nodal elements [1]. Simply applying nodal elements to Maxwell equations causes problems such as spurious modes [2]. The use of edge elements is the only reasonable way [3] to remove the spurious modes because the electric field intensity E is a differential 1-form with degrees of freedom (DoF s) associated with the edges of a lattice 1 . The basic strategy of traditional FEM (Galerkin’s method) is to seek the solution by weighting the residual of the second-order wave equations. Here, we adopt a different route. Based on a general discretization scheme for Maxwell equations on irregular lattices, we construct two system matrices in terms of the electric field intensity E (denoted as primal formulation) and the magnetic field intensity H (denoted as dual formulation), respectively. The primal formulation recovers the FEM based on edge elements, and suggests a geometric foundation for it. On the other hand, the dual formulation suggests a new (dual) type of FEM. Although both formulations give identical physical solutions, the dimensions of the null spaces are different. The connection between the primal formulation and dual formulation is established via a transformation denoted here as Galerkin duality (not to be confused with conventional electromagnetic duality [5][6]).
One approach to construct the Hodge matrices [⋆ǫ ] and [⋆µ−1 ] will be discussed in next Section. The Hodge matrices should be positive definite because Hodge operators are positive definite (in a Riemannian manifold).
∗ [dcurl ] E=iω B, [ddiv ] B=0, [d∗ curl ] H=−iω D, [ddiv ] D=0,
(3)
∗ where E, B, H, D are arrays of DoF s and [dcurl ],[ddiv ],[d∗ curl ], [ddiv ] are incidence ma-
(Dated: February 2, 2008)
Abstract
Based on a geometric discretization scheme for Maxwell equations, we unveil a mathematical transformation between the electric field intensity E and the magnetic field intensity H , denoted as Galerkin duality. Using Galerkin duality and discrete Hodge operators, we construct two system matrices, [XE ] (primal formulation) and [XH ] (dual formulation) respectively, that discretize the second-order vector wave equations. We show that the primal formulation recovers the conventional (edge-element) finite element method (FEM) and suggests a geometric foundation for it. On the other hand, the dual formulation suggests a new (dual) type of FEM. Although both formulations give identical dynamical physical solutions, the dimensions of the null spaces are different.
where E and H are electric and magnetic field intensity 1-forms, D and B are electric and magnetic flux 2-forms, and d is the (metric-free) exterior derivative operator. We use the convention e−iωt throughout this paper. Constitutive equations, which include all metric information, are written in terms of Hodge (star) operators (that fix an isomorphism between p-forms and (3 − p)-forms)
trices that encode the discrete exterior derivatives (discrete counterparts to the curl and divergence operators, distilled from their metric structure) on the primal and dual lattice, respectively. Due to the absence of metric structure, entries of the incidence matrices assume only {−1, 0, 1} values [7]. The discrete Hodge operators can be, in general, written as follows D = [⋆ǫ ] E, H = [⋆µ−1 ] B. (4)