摘要:本文提出了含三维无厚度节理单元、等厚度节理单元和变厚度节理单元的p型自适应有限元模型,给出了三维节理单元升阶谱有限元法的解题步骤,通过具体算例,验证了p型升阶谱有限元法在求解含三维节理单元的有限元问题时的可行性及优越性。 关键词:节理单元 升阶谱有限元 p型有限元 有限元法是求解微分方程数值解的一种重要方法,对于一个给定的问题,为改善其有限元解的精度,可以采用以下3种方法。(1)h型有限元法[1],这种方法通过减小单元尺寸来提高有限元解的精度。(2)p型有限元法[2],这种方法通过增加基底函数的阶次来提高有限元解的精度。(3)hp型有限元法[3],这种方法是以上两种方法的综合,它既减小单元尺寸,又增加基底函数的阶次。作者所在的研究小组从1995年开始研究水工结构的h型弹粘塑性有限单元方法,目前已建立了实用的二维分析软件体系[4,5],并在三维分析方面取得了进展[6]。从1999年开始,在水工结构的p型自适应分析方面也有所突破,1999年,程昭[7]等人针对水工结构分析问题提出了三维升阶谱有限元分析方法。2001年,陈胜宏[8]等人进一步提出了二维问题的p型自适应分析策略,并将自适应有限元方法归类为全域升阶方法、单元升阶方法和自由度升阶方法等三类。之后,费文平[9]等人将p型自适应有限元分析方法推广到三维弹粘塑性领域。但是,以上有关p型有限元的研究成果中均未涉及到断层、节理这一类特殊单元。
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