使用扩展的无网格有限元法对结构性能的数值仿真

摘要

本发明公开了在压缩和/或近不可压缩区域数值仿真工程产品的结构性能的系统、方法和软件产品。无网格扩展有限元法(ME‑FEM)用于该数值仿真。ME‑FEM要求采用包含多个有限元的FEM模型表示工程产品。在ME‑FEM中使用的有限元通常是低阶有限元。FME模型中的每个有限元是由位于该元素的域中的至少一个无网格扩展(ME)节点扩展的。每个ME节点对于其所属的元素具有独立于其他角节点的自由度。将基于位移的第一阶凸无网格近似应用到该ME节点。该凸无网格近似在每个元素的边界具有克罗内克‑δ特性以允许应用本质边界条件。该ME‑FEM元的梯度矩阵满足积分约束条件。ME‑FEM插值是元素级的无网格插值，其在不可压缩界点是离散无发散的。

主权项

一种仿真工程产品结构性能的计算机执行方法，其特征在于，包括：安装在计算机系统中的应用模块接收表示工程产品的有限元FEM模型，所述FEM模型包括多个FEM元；所述应用模块通过增加至少一个无网格扩展ME节点到每个FEM元的子集创建无网格扩展FEM模型，即ME‑FEM模型，所述ME节点配置成消除体积闭锁；以及所述应用模块使用所述ME‑FEM模型获得所述工程产品的数值仿真结构性能，其中所述应用模块配置成执行无网格扩展有限元分析，所述无网格扩展有限元分析使用基于位移的第一阶凸无网格近似和元素级的插值，所述插值在所述每个FEM元的子集的边界上具有克罗内克‑δ特性以允许应用本质边界条件；所述结构性能包括压力和应变。