弹性力学数值方法:有限体积法(FVM):FVM网格生成技术.pdfVIP

弹性力学数值方法:有限体积法(FVM):FVM网格生成技术.pdf

  1. 1、本文档共24页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

弹性力学数值方法:有限体积法(FVM):FVM网格生成技术

1弹性力学数值方法:有限体积法(FVM):FVM网格生成技

1.1绪论

1.1.1有限体积法的起源与应用

有限体积法(FiniteVolumeMethod,FVM)起源于流体力学领域,最初用于解

决连续介质的偏微分方程,尤其是对流扩散方程。其基本思想是将连续的计算

域离散化为一系列控制体积,然后在每个控制体积上应用守恒定律,从而将偏

微分方程转化为代数方程组。FVM的优势在于它能够直接处理守恒形式的方程,

保证了物理守恒性,且在处理复杂几何和边界条件时具有较好的灵活性。

在弹性力学中,FVM的应用相对较新,但其在处理非线性、大变形和复杂

边界条件问题时展现出的潜力,使其逐渐成为研究者关注的焦点。FVM在弹性

力学中的应用,主要集中在结构分析、材料科学和地震工程等领域。

1.1.2弹性力学中的数值方法概述

弹性力学数值方法主要包括有限元法(FiniteElementMethod,FEM)、有限体

积法(FVM)、边界元法(BoundaryElementMethod,BEM)和离散元法(Discrete

ElementMethod,DEM)等。每种方法都有其适用范围和特点,其中FEM因其灵

活性和广泛的应用而最为人所熟知,而FVM则在保证守恒性和处理复杂流体-

结构相互作用问题上具有独特优势。

1.1.3FVM在弹性力学中的优势

物理守恒性:FVM基于守恒定律,能够确保计算结果满足质量、

动量和能量守恒,这对于弹性力学问题,尤其是涉及材料非线性或大变

形的情况,至关重要。

处理复杂几何:FVM的网格生成技术允许使用非结构化网格,这

在处理复杂几何形状和边界条件时非常有用,能够更准确地模拟实际结

构。

并行计算能力:FVM的离散化过程自然地适合并行计算,这在处

理大规模问题时能够显著提高计算效率。

1.2FVM网格生成技术

FVM网格生成技术是实现FVM数值模拟的关键步骤之一。网格的质量直接

1

影响到计算的准确性和效率。在弹性力学中,网格生成技术需要考虑材料的性

质、结构的几何形状以及边界条件等因素。

1.2.1网格类型

结构化网格:网格单元按照规则排列,如矩形或六面体,适用于

简单几何形状。

非结构化网格:网格单元可以自由排列,适用于复杂几何形状,

如三角形或四面体。

1.2.2网格生成算法

Delaunay三角剖分

Delaunay三角剖分是一种常用的非结构化网格生成算法,它能够确保网格

中的每个三角形满足Delaunay条件,即三角形的外接圆内不包含其他顶点。这

有助于生成高质量的网格,减少计算误差。

代码示例:

importnumpyasnp

importmatplotlib.pyplotasplt

fromscipy.spatialimportDelaunay

#定义顶点坐标

points=np.array([[0,0],[0,1.1],[1,0],[1,1],[0.5,0.5],[0.5,0.6]])

#进行Delaunay三角剖分

tri=Delaunay(points)

#绘制网格

plt.triplot(points[:,0],points[:,1],tri.simplices)

plt.plot(points[:,0],points[:,1],o)

#显示图形

plt.show()

Voronoi图

Voronoi图是Delaunay三角剖分的对偶图,它将空间划分为多个区域,每

个区域包含一个生成点,且该区域内的所有点到该生成点的距离小于到其他任

何生成点的距离。在弹性力学中,Voronoi图可以用于生成更接近实际材料微观

结构的网格。

代码示例:

fromscipy.spatialimportVoronoi,voronoi_plot_2d

2

#定义生成点坐标

points=np.random.ra

文档评论(0)

找工业软件教程找老陈 + 关注
实名认证
服务提供商

寻找教程;翻译教程;题库提供;教程发布;计算机技术答疑;行业分析报告提供;

1亿VIP精品文档

相关文档