形状自由的高性能有限元方法研究的一些进展

作为工程和科学计算的主要工具,有限元方法已经得到了广泛的应用,但是仍然受到网格畸变敏感等固有难题的困扰,并且一直没有能够彻底根治。该文系统介绍了新型有限元方法——形状自由的高性能有限元方法研究的最新进展,包括平面问题和二维断裂问题的杂交应力函数有限元方法,中厚板问题的杂交位移函数有限元法,平面和三维问题的新型非对称有限元方法。这些方法在已有的杂交应力元法和非对称有限元法基础上,综合利用了解析试函数法、新型自然坐标方法、广义协调方法等先进技术,获得重要进展:所发展的单元模型精度高且稳定,在网格极端畸变的情况下仍可保持原有精度,具有形状自由的优异特性;同时破解了Mac Neal局限定理,解决了中厚板边缘效应计算等难题。论文的最后对上述方法的特点以及后续的研究工作进行了讨论。