几乎不可压缩弹性问题的Uzawa型有限元方法

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本研究针对几乎不可压缩弹性问题,设计Uzawa型有限元方法,克服了其中存在的locking现象。对几乎不可压缩弹性材料,当Lamd系数λ→+∞时,使用低阶协调有限元就会出现有限元近似解不再收敛,或者无法达到最优收敛阶的情况,这就是弹性材料中的locking现象。对满足各向同性的几乎不可压缩弹性问题,通过引入“压力”变量p可以将弹性问题转化为一个鞍点型系统,对该系统使用经典的Uzawa型迭代法可以进一步转变为两个椭圆问题,并分别和混合有限元、多重网格方法和自适应有限元方法相结合,建立了三类行之有效的迭代方法,并给出算法的收敛性结论及其证明.通过讨论可以发现,这三类算法采用低阶协调有限元逼近空间变量时,是可以克服几乎不可压缩弹性问题中的locking现象的,且选取的有限元空间无需满足离散LBB条件。最后,通过数值算例验证了方法的有效性和稳定性。
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