Numerische Lösung Partieller Differentialgleichungen Mit Der Finite-Elemente-Methode

ISBN-13: 9783528089306 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 126 str.

Wieland Richter

Opis

Die Idee, ein elementar gehaltenes Buch Uber die Methode der Finiten Elemente zu schreiben, entstand zu der Zeit, als ich noch wissenschaftlicher Mitarbeiter am GieBerei-Institut der RWTH Aachen war. Unter der Leitung von Herrn Prof. Dr .. P.R. Sahm beschaftigte ich mich mit Temperaturberechnungen in abkUhlenden GuBstUcken. Zahlreiche Gesprache mit Ingenieuren und Studenten zeigten mir, daB zwar die Bereitschaft vorhanden war, sich mit diesem Naherungsverfahren vertraut zu machen, jedoch fehlte in den meisten Fallen die Einstiegsliteratur. Der Schwerpunkt der meisten BUcher Uber Finite Elemente liegt in der Anwendung die ser Methode in der Mechanik (Elastizitatstheorie) - geschrieben von Fachleuten fUr Fachleute. Auf die naherungsweise Losung el liptischer oder gar parabolischer Differentialgleichungen wird, wenn Uberhaupt, nur sehr kurz eingegangen. In diesem Sinne ist das vorliegende Buch genau als GegenstUck zur bekannten Literatur anzusehen. Es richtet sich in erster Linie an Naturwissenschaftler und Ingenieure der verschieden sten Fachrichtungen, die sich mit diesem Problemkreis vertraut machen wollen. Der Kenner wird sicherlich einige interessante Themen in diesem Buch vermissen, der Anfanger wird es zu schat zen wissen. Inhaltlich teilt sich das Buch in drei Themenbereiche auf: Der erste behandelt die numerische Losung elliptischer Randwert und parabolischer Randanfangswertaufgaben. Die prinzipielle Vorgehensweise wird anhand eindimensionaler Probleme erklart und auf zweidimensionale Ubertragen. Danach werden die beiden Differentialgleichungstypen fUr drei Ortskoordinaten behandelt.

Spis treści

1 Elliptische und parabolische Differentialgleichungen.- 1.1 Differentialgleichungen für eine und zwei Ortsvariablen.- 1.1.1 Eindimensionale Rand-Anfangswertprobleme.- 1.1.2 Beispiel.- 1.1.3 Eindimensionale Randwertprobleme.- 1.1.4 Beispiel.- 1.1.5 Ansatzfunktionen höheren Grades.- 1.1.6 Das zweidimensionale Rand-Anfangswertproblem.- 1.1.7 Beispiel zum zweidimensionalen Rand-Anfangswertproblem.- 1.1.8 Das zweidimensionale Randwertproblem.- 1.1.9 Beispiel.- 1.1.10 Andere Elementformen.- 1.1.11 Ansatzfunktionen höheren Grades.- 1.2 Der dreidimensionale Fall.- 1.2.1 Rotationssymmetrische Probleme.- 1.2.2 Allgemeine dreidimensionale Rand-Anfangswertprobleme.- 1.2.3 Beispiel.- 1.2.4 Allgemeine dreidimensionale Randwertprobleme.- 1.2.5 Andere Elementformen.- 1.2.6 Ansatzfunktionen höheren Grades.- 2 Anwendungen der finiten Elemente in der Mechanik.- 2.1 Formänderungsenergie und Hookesches Gesetz.- 2.1.1 Eindimensionale Beispiele.- 2.1.2 Zweidimensionale Beispiele.- 2.2 Der Verschiebungsansatz.- 2.2.1 Ein eindimensionales Beispiel.- 2.2.2 Ein zweidimensionales Beispiel.- 3 Hilfsmittel für die Anwendung der Finiten-Elemente -Methode.- 3.1 Netzgenerierung.- 3.1.1 Zweidimensionale Netzgenerierung.- 3.1.2 Dreidimensionale Netzgenerierung.- 3.2 Bandbreitenoptimierung.- 3.3 Algorithmen zur Lösung linearer Gleichungssysteme.- 3.3.1 Das Cholesky-verfahren.- 3.2.2 Das Einzelschrittverfahren.- 4.1 Literatur.- 4.2 Sachverzeichnis.