The Enriched Free Mesh Method (EFMM) is a patch-wise procedure in which both a displacement field on an element and a stress/strain field on a cluster of elements connected to a node can be defined. On the other hand, the Superconvergent Patch Recovery (SPR) is known to be an efficient post-processing procedure of the finite element method to estimate the error norm at a node. In this paper, we discuss the relationship between solutions of the EFMM and those of the SPR through several convergence studies. In addition, in order to solve the demerit of the smoothing effect on the fracture mechanics fields, we implement a singular stress field to a local patch in the EFMM, and its effectiveness is investigated.
Foroutan, M.;Moradi-Dastjerdi, R.;Sotoodeh-Bahreini, R.
Steel and Composite Structures
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제12권1호
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pp.1-11
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2012
In this paper static analysis of FGM cylinders subjected to internal and external pressure was carried out by a mesh-free method. In this analysis MLS shape functions are used for approximation of displacement field in the weak form of equilibrium equation and essential boundary conditions are imposed by transformation method. Mechanical properties of cylinders were assumed to be variable in the radial direction. Two types of cylinders were analyzed in this work. At first cylinders with infinite length were considered and results obtained for these cylinders were compared with analytical solutions and a very good agreement was seen between them. Then the proposed mesh-free method was used for analysis of cylinders with finite length and two different types of boundary conditions. Results obtained from these analyses were compared with results of finite element analyses and a very good agreement was seen between them.
In this present paper, a semi-analytical mesh-free method is employed for the three-dimensional free vibration analysis of a bi-directional functionally graded piezoelectric circular structure. The dependent variables have been expanded by Fourier series with respect to the circumferential direction and have been discretized through radial and axial directions based on the mesh-free shape function. The current approach has a distinct advantage. The nonlinear Green-Lagrange strain is employed as the relationship between strain and displacement fields to observe thermal impacts in stiffness matrices. Nevertheless, high order terms have been neglected at the final steps of equations driving. The material properties are assumed to vary continuously in both radial and axial directions simultaneously in accordance with a power law distribution. The convergence and validation studies are conducted by comparing our proposed solution with available published results to investigate the accuracy and efficiency of our approach. After the validation study, a parametric study is undertaken to investigate the temperature effects, different types of polarization, mechanical and electric boundary conditions and geometry parameters of structures on the natural frequencies of functionally graded piezoelectric circular structures.
This paper describes an automatic finite element(FE) mesh generation for three-dimensional structures consisting of free-form surfaces. This mesh generation process consists of three subprocesses: (a) definition of geometric model, i.e. analysis model, (b) generation of nodes, and (c) generation of elements. One of commercial solid modelers is employed for three-dimensional solid and shell structures. Node is generated if its distance from existing node points is similar to the node spacing function at the point. The node spacing function is well controlled by the fuzzy knowledge processing. The Delaunay method is introduced as a basic tool for element generation. Automatic generation of FE meshes for three-dimensional solid and shell structures holds great benefits for analyses. Practical performances of the present system are demonstrated through several mesh generations for three-dimensional complex geometry.
In the rigid-plastic finite element simulation of hot forging processes using hexahedral mesh, remeshing of a flash is important for design and control of the process to obtain desirable defect-free products. The mesh compression method is a remeshing technique which enables the construction of an effective hexahedral mesh in the flash. However, because the mesh is distorted during the compression procedure of the mesh compression method, when it is used in resuming the analysis, it causes discretization error and decreases the conversance rate. Therefore, mesh smoothing is necessary to improve the mesh quality. In this study, several geometric mesh smoothing techniques and optimization techniques are introduced and modified to improve mesh quality. Then, the most adaptive technique is recommended for the mesh compression method.
Strip footing is an important type of shallow foundations and is commonly used beneath the walls. Analysis of shallow foundation involves the determination of stresses and deformations. Element free Galerkin method, one of the important mesh free methods, is used for the determination of stresses and deformations. Element free Galerkin method is an efficient and accurate method as compared to finite element method. The Element Free Galerkin method uses only a set of nodes and a description of model boundary is required to generate the discrete equation. Strip footing of width 2 m subjected to a loading intensity of 200 kPa is studied. The results obtained are agreeing with the values obtained using analytical solutions available in the literature. Parametric study is done and the effect of modulus of deformation, Poisson's ratio and scaling parameter on deformation and stresses are determined.
Niroumand, Hamed;Mehrizi, Mohammad Emad Mahmoudi;Saaly, Maryam
Geomechanics and Engineering
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제11권1호
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pp.1-39
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2016
The finite element method (FEM), discrete element method (DEM), and Discontinuous deformation analysis (DDA) are among the standard numerical techniques applied in computational geo-mechanics. However, in some cases there no possibility for modelling by traditional finite analytical techniques or other mesh-based techniques. The solution presented in the current study as a completely Lagrangian and mesh-free technique is smoothed particle hydrodynamics (SPH). This method was basically applied for simulation of fluid flow by dividing the fluid into several particles. However, several researchers attempted to simulate soil-water interaction, landslides, and failure of soil by SPH method. In fact, this method is able to deal with behavior and interaction of different states of materials (liquid and solid) and multiphase soil models and their large deformations. Soil indicates different behaviors when interacting with water, structure, instrumentations, or different layers. Thus, study into these interactions using the mesh based grids has been facilitated by mesh-less SPH technique in this work. It has been revealed that the fast development, computational sophistication, and emerge of mesh-less particle modeling techniques offer solutions for problems which are not modeled by the traditional mesh-based techniques. Also it has been found that the smoothed particle hydrodynamic provides advanced techniques for simulation of soil materials as compared to the current traditional numerical methods. Besides, findings indicate that the advantages of applying this method are its high power, simplicity of concept, relative simplicity in combination of modern physics, and particularly its potential in study of large deformations and failures.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권2호
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pp.629-648
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2012
Given a video stream delivering system deployed on a multicast tree, which is embedded in a multi-channel multi-radio wireless mesh network, our problem is concerned about how to allocate interference-free channels to tree links and maximize the number of serviced mesh clients at the same time. In this paper, we propose a channel allocation heuristic algorithm based on best-first search and backtracking techniques. The experimental results show that our BFB based CA algorithm outperforms previous methods such as DFS and BFS based CA methods. This superiority is due to the backtracking technique used in BFB approach. It allows previous channel-allocated links to have feasibility to select the other eligible channels when no conflict-free channel can be found for the current link during the CA process. In addition to that, we also propose a tree refinement method to enhance the quality of channel-allocated trees by adding uncovered destinations at the cost of deletion of some covered destinations. Our aim of this refinement is to increase the number of serviced mesh clients. According to our simulation results, it is proved to be an effective method for improving multicast trees produced by BFB, BFS and DFS CA algorithms.
In this work, transient heat transfer analysis of functionally graded (FG) carbon nanotube reinforced nanocomposite (CNTRC) cylinders with various essential and natural boundary conditions is investigated by a mesh-free method. The cylinders are subjected to thermal flux, convection environments and constant temperature faces. The material properties of the nanocomposite are estimated by an extended micro mechanical model in volume fraction form. The distribution of carbon nanotube (CNT) has a linear variation along the radial direction of axisymmetric cylinder. In the mesh-free analysis, moving least squares shape functions are used for approximation of temperature field in the weak form of heat transform equation and the transformation method is used for the imposition of essential boundary conditions. Newmark method is applied for solution time depended problem. The effects of CNT distribution pattern and volume fraction, cylinder thickness and boundary conditions are investigated on the transient temperature field of the nanocomposite cylinders.
In this study, we provide a comprehensive review of the CIP(Constrained Interpolation Pro file/Cubic Interpolated Propagation) method with a pressure-based algorithm that is known as a general numerical solver for soled liquid, gas and plasmas. And also we introduce a body-fitted grid system(Soroban grid) for computation of strongly nonlinear marine hydrodynamic problems such as slamming water on deck, wave impact by green water. This grid system can keep the third-order accuracy in time and space with the help of the CIP method. The grid system consists of the straight lines and grid points. In the 2-dimensional grid case, each grid points moving in these lines like abacus - Soroban in Japanese. The length of each line can be different and the number of grid points in each line can be different. Mesh generation and searching of upstream departure point are very simple and possible to mesh-free treatment. To optimize computation of free-surface and multi-fluid flows, We adopt the C-CUP method. In most of the earlier computations, the C-CUP method was used with a staggered-grid approach. Here, because of the mesh free nature of the Soroban grid, we use the C-CUP method with a collocated-grid approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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