A stabilized conforming nodal integration for Galerkin mesh-free methods

数值积分 离散化 平滑的 伽辽金法 数学 高斯求积 应用数学 有限元法 数学分析 尼氏法 边值问题 统计 物理 热力学
作者
Jiun‐Shyan Chen,C.T. Wu,Sangpil Yoon,Yang You
出处
期刊:International Journal for Numerical Methods in Engineering [Wiley]
卷期号:50 (2): 435-466 被引量:1262
标识
DOI:10.1002/1097-0207(20010120)50:2<435::aid-nme32>3.0.co;2-a
摘要

Domain integration by Gauss quadrature in the Galerkin mesh-free methods adds considerable complexity to solution procedures. Direct nodal integration, on the other hand, leads to a numerical instability due to under integration and vanishing derivatives of shape functions at the nodes. A strain smoothing stabilization for nodal integration is proposed to eliminate spatial instability in nodal integration. For convergence, an integration constraint (IC) is introduced as a necessary condition for a linear exactness in the mesh-free Galerkin approximation. The gradient matrix of strain smoothing is shown to satisfy IC using a divergence theorem. No numerical control parameter is involved in the proposed strain smoothing stabilization. The numerical results show that the accuracy and convergent rates in the mesh-free method with a direct nodal integration are improved considerably by the proposed stabilized conforming nodal integration method. It is also demonstrated that the Gauss integration method fails to meet IC in mesh-free discretization. For this reason the proposed method provides even better accuracy than Gauss integration for Galerkin mesh-free method as presented in several numerical examples. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

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