مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی همگرایی درروش آیزوژئومتریک در قالب مسئله‌ی الاستیک آزمون فشار قطری با تکینگی حاصل بار نقطه‌ای

نویسندگان
استادمهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی، مشهد
چکیده
با غنی‌سازیِ h و p و ترکیب آن‌ها درروش آیزوژئومتریک با امکان انتخاب پیوستگی‌های مختلفی که این روش در اختیار می‌گذارد، همگرایی و خطای انتخاب توابع شکل با درجات و پیوستگی‌های مختلف بررسی شد. این کار در قالب تحلیل عددی یک مسئله‌ی واقعی و پرکاربرد به نام آزمون فشار قطری انجام شد. نکته‌ی مثبت این مسئله دایره‌ای بودن هندسه‌ی مسئله بود، زیرا که روش آیزوژئومتریک با استفاده از توابع شکل نربز توانایی بالقوه‌ای را در اختیار طراح قرار می‌دهد تا با استفاده از کمترین تعداد المان، هندسه‌ی دقیق دایره‌ای مسئله را تولید کند. بارگذاری نقطه‌ای شرایط تکینگی را به مسئله وارد کرد. غنی‌سازی به‌صورت یکنواخت انجام شد تا پارامترهای تأثیرگذار به نوع توابع شکل ، درجه و پیوستگی آن‌ها محدود شود. با استفاده از غنی‌سازی‌های مختلف و افزایش درجات آزادی میزان همگرایی جواب تقریبی به جواب دقیقِ حاصل از تئوری الاستیسیته تحت بررسی قرار گرفت. دیده شد که خطا درروش آیزوژئومتریک و در حضور تکینگی مذکور لزوماً با افزایش درجه‌ی توابع شکل کاهش نمی‌یابد بلکه میزان پیوستگی عامل تعیین‌کننده‌ی دیگری در مقدار خطا است. همچنین دیده شد که نرخ همگرایی در حضور تکینگی برای تمامی درجات توابع شکل نربز و لاگرانژی و تمام پیوستگی‌ها به یک مقدار همگرا می‌شود. درروند غنی‌سازی در ابتدا حداقل تعداد المان و درجات آزادی استفاده شد تا تحلیل و بررسی مسئله قابل‌فهم و ملموس باشد. سپس در مراحل بعدی با روش‌های h و p و ترکیب آن‌ها غنی‌سازی صورت گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of convergence in Isogeometric method in the framework of “Diametral Compression Test” elasticity problem with point load singularity

نویسندگان English

Behrooz Hassani
Emad Bidkhori
Professor/Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University
چکیده English

Applying and combining h and p refinement techniques in isogeometric method with the possibility of continuity elevation that this method provides, convergence and error of using different kinds of shape functions with different orders and continuities is investigated. It is done in a numerical analysis framework of a practical and well known problem called “Diametral Compression Test”. The advantage of this case is its circular geometry, since IGA provides designers with high potency of the possibility of using minimum elements to make the exact circular geometry. The point load inserts singularity to the problem. The refinement is utilized uniformly as the effective parameters are limited to the kind, order and continuity of shape functions. With different refinement techniques the convergence of approximated solution to the exact solution of linear elasticity is examined. It is concluded that with the singularity that mentioned, the error in IGA is not necessarily reduced with raise in order, more precisely the level of continuity is another important issue to determine error raise. It is also seen that in the presence of point load singularity the rate of error converges to the same value for all degrees of NURBS and lagrangian shape functions with any continuity. At the beginning of refinement process the minimum number of elements is used to make the process clearer to understand. In next steps h and p techniques and their combination is used to refine the model.

کلیدواژه‌ها English

Isogeometric
Diametrical Compression Test
singularity
convergence