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Lagrange、Euler、ALE三种方法简述

作者:管理员    发布于:2014-11-20 02:34:09    文字:【】【】【

ALELagrangeEuler是数值模拟中处理连续体的广泛应用的三种方法。

Lagrange方法多用于固体结构的应力应变分析,这种方法以物质坐标为基础,其所描述的网格单元将以类似“雕刻”的方式划分在用于分析的结构上,即是说采用Lagrange方法描述的网格和分析的结构是一体的,有限元节点即为物质点。采用这种方法时,分析结构的形状的变化和有限单元网格的变化完全是一致的(因为有限元节点就为物质点),物质不会在单元与单元之间发生流动。这种方法主要的优点是能够非常精确的描述结构边界的运动,但当处理大变形问题时,由于算法本身特点的限制,将会出现严重的网格畸变现象,因此不利于计算的进行。

Euler方法以空间坐标为基础,使用这种方法划分的网格和所分析的物质结构是相互独立的,网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动,有限元节点即为空间点,其所在空间的位置在整个分析过程始终是不变的。很显然由于算法自身的特点,网格的大小形状和空间位置不变,因此在整个数值模拟过程中,各个迭代过程中计算数值的精度是不变的。但这种方法在物质边界的捕捉上是困难的。多用于流体的分析中。使用这种方法时网格与网格之间物质是可以流动的。

ALE方法最初出现于数值模拟流体动力学问题的有限差分方法中。这种方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特长,即首先在结构边界运动的处理上它引进了Larange方法的特点,因此能够有效的跟踪物质结构边界的运动;其次在内部网格的划分上,它吸收了Euler的长处,即是使内部网格单元独立于物质实体而存在,但它又不完全和Euler网格相同,网格可以根据定义的参数在求解过程中适当调整位置,使得网格不致出现严重的畸变。这种方法在分析大变形问题时是非常有利的。使用这种方法时网格与网格之间物质也是可以流动的。

 
 
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