Die Finite-Elemente-Methode für Anfänger:
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Weinheim
Wiley-VCH
2010
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT IX
1 EINFUHRUNG 1
1.1 ALLGEMEINES ZUR METHODE DER FINITEN ELEMENTE 1 1.2 WIE UEBERFUEHRT MAN
EIN RANDWERTPROBLEM IN EINE VARIATIONSGLEICHUNG? 4 1.2.1 BEISPIEL 1 4
1.2.2 BEISPIEL 2 5
2 CRUNDKONZEPT 7
2.1 STETIGES UND DISKRETES PROBLEM. BEISPIELE VON FINITEN ELEMENTEN 7
2.1.1 DIE GRUNDZUEGE DER METHODE 7 2.1.2 EIN ERSTES BEISPIEL UND EINE
THEORETISCHE SCHWIERIGKEIT 10 2.1.3 DIE LOESUNG: SOBOLEV-RAEUME 12 2.1.4
DAS ERSTE BEISPIEL (FORTSETZUNG) 17 2.1.5 PRAEZISIERUNG DER GRUNDZUEGE DER
METHODE 18 2.1.6 BEISPIELE VON FINITEN ELEMENTEN 26 2.2 DER AUFBAU DES
GLEICHUNGSSYSTEMS 36 2.2.1 ELEMENTMATRIZEN 36 2.2.2 DIE ELEMENTMATRIX
FUER EINE SPEZIELLE BILINEARFORM UND DREIECKELEMENTE
VOM TYP 1 37
2.2.3 DIE ELEMENTMATRIX FUER DREIECKELEMENTE VOM TYP 2 43 2.2.4 DIE
ELEMENTMATRIX FUER RECHTECKELEMENTE VOM TYP 1 BZW. BILINEARE
VIERECKELEMENTE 45 2.2.5 DIE ELEMENTMATRIX FUER DEN LAPLACE-OPERATOR MIT
TETRAEDERELEMENTEN 47 2.2.6 ELEMENTMATRIX FUER DEN LAPLACE-OPERATOR
MIT RRILINEAREN QUADERELEMENTEN 48
3 VERFAHREN ZUR LOESUNG VON LINEAREN GLEICHUNGSSYSTEMEN 51 3.1 DIREKTE
ODER ITERATIVE VERFAHREN? 51 3.2 DIREKTE VERFAHREN 53 3.2.1 DER GAUSSSCHE
ALGORITHMUS 53
3.2.2 SYMMETRISCHE MATRIZEN. DAS CHOLESKY-VERFAHREN 58 3.2.3 WEITERE
DIREKTE VERFAHREN 60 3.3 ITERATIVE VERFAHREN 65
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/998578223
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VI I INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1 ALLGEMEINE BEMERKUNGEN 65
3.3.2 DAS JACOBI-VERFAHREN, DAS GAUSS-SEIDEL-VERFAHREN UND DAS VERFAHREN
DER SUKZESSIVEN UEBERRELAXATION (SOR) 67 3.3.3 DAS VERFAHREN DER
KONJUGIERTEN GRADIENTEN (CG) 71 3.3.4 VORKONDITIONIERTE CG-VERFAHREN
(PCG) 75 3.3.5 MEHRGITTERVERFAHREN 80
4 KONVERGENZAUSSAGEN 85 4.1 ALLGEMEINE BEMERKUNGEN ZUR
KONVERGENZPROBLEMATIK 85 4.2 EIN BEWEIS EINER FEHLERABSCHAETZUNG FUER
DREIECKSELEMENTE VOM TYP 1 86 4.2.1 ZURUECKFUEHRUNG DES KONVERGENZPROBLEMS
AUF EIN APPROXIMATIONSPROBLEM 86 4.2.2 DIE APPROXIMATION DURCH
STUECKWEISE LINEARE FUNKTIONEN 87 4.2.3 FEHLERABSCHAETZUNG FUER
DREIECKELEMENTE VOM TYP 1 97 4.3 ZUSAMMENFASSUNG DER RESULTATE 99
5 NUMERISCHE INTEGRATION 107 5.1 ALLGEMEINE BEMERKUNGEN 107 5.2 DER
QUADRATURFEHLER FUER LINEARE ELEMENTE 108 5.3 EINE UEBERSICHT: PASSENDE
INTEGRATIONSFORMELN 112
6 RANDAPPROXIMATION. ISOPARAMETRISCHE ELEMENTE 121 6.1 APPROXIMATION DES
GEBIETES Q DURCH EIN POLYGON 121 6.2 ISOPARAMETRISCHE ELEMENTE 124 6.3
RANDAPPROXIMATION MIT HILFE ISOPARAMETRISCHER QUADRATISCHER
ELEMENTE 128
7 GEMISCHTE VERFAHREN 131 7.1 EIN STROEMUNGSPROBLEM (STOKES-PROBLEM) 131
7.2 LAPLACE-GLEICHUNG 135 7.3 BIHARMONISCHE GLEICHUNG 140 7.3.1 STETIGES
UND DISKRETES PROBLEM 140 7.3.2 FORMULIERUNG ALS GEMISCHTES PROBLEM 142
7.4 LOESUNG DER ENTSTEHENDEN GLEICHUNGSSYSTEME 146
8 NICHTKONFORME FEM 151 8.1 LAPLACE-GLEICHUNG 151 8.1.1 DISKRETES
PROBLEM 151 8.1.2 KONVERGENZPROBLEM 156
8.1.3 BEISPIELE NICHTKONFORMER FINITER DREIECK- UND RECHTECKELEMENTE 158
8.2 BIHARMONISCHE GLEICHUNG 164 8.2.1 STETIGES UND DISKRETES PROBLEM 164
8.2.2 BEISPIELE NICHTKONFORMER FINITER DREIECK- UND RECHTECKELEMENTE 166
8.3 STOKES-PROBLEM 172
9 NICHTSTATIONAERE (PARABOLISCHE) AUFGABEN 177 9.1 DAS STETIGE, DAS
SEMIDISKRETE UND DAS DISKRETE PROBLEM 177 9.2 NUMERISCHE INTEGRATION VON
ANFANGSWERTAUFGABEN: EINE UEBERSICHT 179
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS I VIL
9.3 DIE DISKRETISIERUNG DES SEMIDISKRETEN PROBLEMS MIT DEM 0 -SCHEMA 187
9.4 EINE GESAMTFEHLERABSCHAETZUNG FUER DAS 0 -SCHEMA 189
10 CITTERGENERIERUNG UND GITTERSTEUERUNG 193 10.1 ERZEUGUNG UND
VERFEINERUNG VON DREIECKSGITTERN 193 10.2 FEHLERSCHAETZUNG UND
GITTERSTEUERUNG 197 10.2.1 RESIDUALE UND ZIELORIENTIERTE FEHLERSCHAETZER
198 10.2.2 SCHAETZER, BASIEREND AUF SUPERKONVERGENZ UND MITTELUNG 201
ANHANG A HINWEISE AUF SOFTWARE UND EIN BEISPIEL 205 A.L NOTWENDIGE FILES
FUER DAS MATLAB-PROGRAMM F EM2D 206 A.2 EINIGE NUMERISCHE ERGEBNISSE 209
LITERATURNACHWEIS 213
INDEX 217 |
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