试函数,基函数,形函数,权函数
试函数,基函数,形函数,权函数SRh']+PV2p q在有限元方法中,常见到以下几种函数:试函数,基函数,形函数,权函数
讨论一下它们的区别,通过一些教材发现,各个教材对这几种函数的定义不太一样,容易引起混淆。
比如弹性力学中 位移的近似函数写成以下形式 T!LJ\N3LjH7y
u=Na 有些书上 将u=Na 叫做试函数,而有的书上叫 N为试函数。 在弹性力学中 N 是 基函数,基函数也叫形函数。[Q7n\(l:^-v
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在加权余量法中,会用到试函数和权函数。如果权函数取N,就是伽辽金法。
现在教科书上对试函数的定义最为混乱,有的将待求变量的近似函数叫做试函数,有的将近似函数的基函数叫做试函数。
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个人看法:
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试函数是 待求变量的近似函数,而不是近似函数的基函数。一般精确解不容易找到,用试探函数来代替。
基函数等同于形函数,表示试探函数的序列,基函数要满足边界条件。
权函数用于加权余量法中,选择不同的权函数,对应有积分方程的不同的解法,比如权函数取试探函数的基函数本身,就对应伽辽金法,等等。 comsol采用的是基于加权余量法的有限元方法 ,在写一般形式的余量加权方程时,其权函数取待求变量的变分,则余量加权方程就成为 伽辽金变分。 加权积分方程的解存在的条件是要求被积函数可积,因此必须要求权函数为连续函数,这一条件并不严格,很容易满足, 但在有限元实际计算中,为了利用分步积分降低方程的阶次,需要要求权函数具有较高的连续阶次,并且与近似函数相当,这样一来,权函数就不能随便取了,要选择某些特殊的试探函数,才能保证有利于求解,例如权函数取近似函数的基函数,就是伽辽金法。伽辽金解法和伽辽金变分并不是一回事。权函数取待求变量的变分叫 伽辽金变分,在求解方程时,权函数取试函数的基函数时,叫伽辽金法,主要是便于求解的。
理解了以上问题,就会明白为什么COMSOL的弱解形式所谓的test函数就是取的待求变量的变分,这样做的目的就是为了简化方程,因为在边界上一般待求变量为已知量,取变分,则变分等于零,这样积分方程中的就少一项,简化后的方程与泛函变分形式是一致的。 《流体力学数值方法》 章本照,印建安等编,P34-P38,说得就听明白的。 这都是些工程力学专业学习的核心内容啊!对于数学底子薄的人看起来就非常的吃力!晕了````
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