等参四边形的逆变换

计算科学 有限元 牛顿法
2021-12-11 11:15:29

我急需帮助解决我在大学作业中遇到的问题。我不期望一个完整的解决方案,但我真的需要指导。

我需要在 VBA 中编写 FEA 程序,我已经设法做到了。但是,在尝试找到等参四边形的逆变换时遇到问题。我们需要这种转换(从 x,y 全局到 a,b 局部元素)来计算元素中某个点的水力梯度。

它是具有两个未知数的 2 个非线性方程组:

f1=αx+aβx+bγx+abδxCx
f2=αy+aβy+bγy+abδyCy
唯一的未知数是 a 和 b。每个元素的所有其他符号都是恒定的。起初,我试图通过替换来解决这些问题,但很快意识到这是一个自杀任务。然后我选择使用矩阵和牛顿法求解系统。

但是,这不起作用。每当我迭代该方法时,这些值就会变得不切实际并且显然不会收敛。我不确定我是否犯了算术错误,但我已经多次手动和分析,但没有成功。

我真的很感激有关此事的任何专业知识。

这也是一个非常紧急的要求,所以我们将不胜感激。

我在这个网站上发现了这个问题,但它对我没有多大帮助。

附加信息:这种牛顿方法适用于处理非倾斜元素,即完美的正方形和矩形。在这种情况下,只需要一次迭代即可获得结果。

但是,如果元素倾斜,则初始结果是不正确的,进一步的结果会更糟。

1个回答

最后,我检查了元素是否倾斜。如果出现偏差,我通过封闭形式的解决方案解决了转换问题。如果没有,我用牛顿法解决了它。

我使用的封闭式解决方案类似于@nicoquaro 建议的解决方案。