Un método de punto de material mejorado con funciones de Bernstein agregadas y suavizadas
Autores: Zhu, Zheng; Bao, Tengfei; Zhu, Xi; Gong, Jian; Hu, Yuhan; Zhang, Jingying
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un método de punto de material mejorado con funciones de Bernstein agregadas y suavizadas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Funciones de forma nodales
Gradientes
Método de puntos materiales
Estabilidad numérica
Precisión
Eficiencia computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las funciones de forma nodales y sus gradientes son vitales para transferir información física dentro del método de puntos de material (MPM). Su continuidad está relacionada con la estabilidad y precisión numérica, y el tamaño de su dominio de soporte afecta la eficiencia computacional. En este documento, se propone un esquema de funciones de Bernstein agregadas y suavizadas para mejorar el MPM. En detalle, los polinomios de Bernstein se suavizan con una reformulación de convolución para eliminar el error de cruce de celdas, y se implementa una estrategia de agregación para reducir la cantidad de nodos requeridos para sondear el campo. Se obtienen variantes jerárquicas del MPM con elecciones de polinomios de Bernstein originales y grados de suavizado. Los ejemplos numéricos muestran que se cumplen bien las conservaciones de masa, momento y energía, y no existe ruido por cruce de celdas. Además, la precisión de la solución y la estabilidad numérica se mejoran significativamente en problemas de deformación grande.
Descripción
Las funciones de forma nodales y sus gradientes son vitales para transferir información física dentro del método de puntos de material (MPM). Su continuidad está relacionada con la estabilidad y precisión numérica, y el tamaño de su dominio de soporte afecta la eficiencia computacional. En este documento, se propone un esquema de funciones de Bernstein agregadas y suavizadas para mejorar el MPM. En detalle, los polinomios de Bernstein se suavizan con una reformulación de convolución para eliminar el error de cruce de celdas, y se implementa una estrategia de agregación para reducir la cantidad de nodos requeridos para sondear el campo. Se obtienen variantes jerárquicas del MPM con elecciones de polinomios de Bernstein originales y grados de suavizado. Los ejemplos numéricos muestran que se cumplen bien las conservaciones de masa, momento y energía, y no existe ruido por cruce de celdas. Además, la precisión de la solución y la estabilidad numérica se mejoran significativamente en problemas de deformación grande.