FEM 클래스에서는 일반적으로 강성 행렬이 양의 명확한 것으로 간주되지만 그 이유를 이해할 수는 없습니다. 누구든지 설명해 줄 수 있습니까?
예를 들어, 포아송 문제를 고려할 수 있습니다.
FEM 클래스에서는 일반적으로 강성 행렬이 양의 명확한 것으로 간주되지만 그 이유를 이해할 수는 없습니다. 누구든지 설명해 줄 수 있습니까?
예를 들어, 포아송 문제를 고려할 수 있습니다.
답변:
이 특성은 대응하는 (약한 형태의) 부분 미분 방정식의 특성을 따릅니다. 이것은 예를 들어 유한 차분 법에 비해 유한 요소법의 장점 중 하나입니다.
이를 확인하려면 먼저 유한 요소 방법이 약한 형태의 포아송 방정식에서 시작한다는 것을 기억하십시오 (여기서는 디리클레 경계 조건을 가정합니다) : 찾기 그런
이제 고전 유한 요소 방식은 무한 차원 공간 대체하는 바이 유한 차원 부분 공간 찾아 되도록 여기서 중요한 속성은 다음과 같습니다. 동일한 및 부분 공간 ( 적합한 이산화)를 사용하고 있습니다. 즉 여전히
이제 마지막 단계 : 변형 형식을 선형 방정식 시스템으로 변환하려면 의 기본 을 하고 및 , 을 . 강성 행렬 에는 (이것은 작성한 것과 일치합니다).
이제 임의의 벡터 을 . 그럼 우리가이 과의 bilinearity (즉, 당신이 두 인수로 스칼라와 금액을 이동할 수 있습니다) 는 임의적 이기 때문에 가 양의 한정임을 나타냅니다.
TL; DR : 강성 매트릭스는 (자기 인접) 타원 부분 미분 방정식 의 일치하는 이산 에서 비롯되므로 양의 한정 입니다.
요소의 강성이 양수가 아닌 경우 시스템이 안정적이지 않습니다. 따라서 모델이 올바르지 않을 가능성이 높습니다. 고조파 발진기의 가장 기본적인 방정식을보십시오
가 음수 이면 해가 불안정합니다 (특성 방정식의 근을보십시오). 솔루션이 터질 것임을 의미합니다. 강성은 복원력이어야합니다. 적어도 물리적 스프링의 경우. 강성 매트릭스는이를 다수의 요소 (전역 강성 매트릭스)로 확장합니다. 그게 다야 그러나 같은 기본 아이디어입니다. FEM 기초는 각 요소가 그것과 관련된 강성을 갖는 구조 해석을위한 강성 매트릭스 방법에있다.