有限元中的高斯點與積分詳解(下)_《數值計算與程序設計》系列課程之九

在下半節課中,詳細地分析了扭曲單元與有限元精度之間的關系。我們常聽到單元網格質量要劃好,不然精度會不行,甚至會求解失敗,但這是為什么呢?我們透過表面來看有限元方法的本質,用簡潔易懂的數學推導來展現誤差與單元形狀之間的關系。

本課從實際問題出發,帶著問題去講解有限元中的高斯點與數值積分。一開始拋出了以下3個關鍵問題:

1.對于一個任意函數怎么去得到它的積分?

2.數值積分的本質是什么?為什么簡單地取幾個點就可得到積分值?此種方法的立足點在哪?

3.很多資料上都說“有限元求解精度嚴重依賴于網格質量,過度扭曲的單元會導致結果不收斂或者精度極度惡化”,這只是為什么呢?扭曲單元到底影響的是有限元方法中的哪一步?

有限元中的高斯點與積分詳解(下)_《數值計算與程序設計》系列課程之九的圖1

圍繞這3個問題,本課分別講了一下三個內容:

1. 數值積分基本方法。

2. 有限元單元積分。

3. 誤差分析。

有限元中的高斯點與積分詳解(下)_《數值計算與程序設計》系列課程之九的圖2

有限元中的高斯點與積分詳解(下)_《數值計算與程序設計》系列課程之九的圖3

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