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Matrix-Free Higher-Order Finite Element Method for Parallel Simulation of Compressible and Nearly-Incompressible Linear Dedicated to Professor Karl Stark Pister for his 95th birthday Elasticity on Unstructured Meshes

引用

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2021年第12期129卷 1283-1303页

作者： Arash Mehraban Henry Tufo stein sture Richard Regueiro Department of Computer Science University of Colorado BoulderBoulderCOUSA Department of Civil Environmentaland Architectural EngineeringUniversity of Colorado BoulderBoulderCOUSA

Higher-order displacement-based finite element methods are useful for simulating bending problems and potentially addressing mesh-locking associated with nearly-incompressible elasticity,yet are computationally *** address the computational expense,the paper presents a matrix-free,displacement-based,higher-order,hexahedral finite element implementation of compressible and nearly-compressible(ν→0.5)linear isotropic elasticity at small strain with p-multigrid *** cost,solve time,and scalability of the implementation with respect to strain energy error are investigated for polynomial order p=1,2,3,4 for compressible elasticity,and p=2,3,4 for nearly-incompressible elasticity,on different number of CPU cores for a tube bending *** the context of this matrix-free implementation,higher-order polynomials(p=3,4)generally are faster in achieving better accuracy in the solution than lower-order polynomials(p=1,2).However,for a beam bending simulation with stress concentration(singularity),it is demonstrated that higher-order finite elements do not improve the spatial order of convergence,even though accuracy is improved.

关键词： Matrix-free higher-order finite element parallel linear elasticity multigrid solvers unstructured meshes

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