100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

Summary [MSc AP] Formula Sheet Finite Elements

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
1
Geüpload op
23-01-2024
Geschreven in
2023/2024

--- Satisfied? Please don't forget to leave a rating! --- This formula sheet covers the essentials of the 1st year's Applied Physics course "AP3001-FE - Finite Elements". This is kept to one page only, so it can be brought to the final exam (this is allowed at the time of writing this).

Meer zien Lees minder








Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Documentinformatie

Heel boek samengevat?
Ja
Geüpload op
23 januari 2024
Bestand laatst geupdate op
23 januari 2024
Aantal pagina's
1
Geschreven in
2023/2024
Type
Samenvatting

Voorbeeld van de inhoud

Finite Element Analysis Formula Sheet by Ruben Tol
Minimization Problems Construct the approximate functional, Galerkin Method
compute the stationary point condition
u = arg min J(v) Derive the Weak Form of the PDE
v∈Σ Use the form of J(u) with the small-
Reduce the amount of derivatives
est order derivatives (original equation
Derive Euler-Lagrange Equations present as much as possible using IBP.
or Euler-Lagrange equation), and sum
Then, the weak form is given by
Identify Solution Space and Boundaries over all j’s for which ui is unknown: Z Z
Σg := {u ∈ C n (Ω) : u|δΩ = g} ∂J ˜ G(u)η dΩ = f η dΩ ∀η ∈ V0 ,
˜
J(u) := J(ũ), = 0, j = 0, . . . , m−1 Ω Ω
g(x) a function, g a variable, or just 0. ∂uj
V0 := {η ∈ C s (Ω) : η|δΩ = 0}.
Identify Test Function Useful identities:
Galerkin Equations
n
η ∈ Σ0 := {η ∈ C (Ω) : η|δΩ = 0} ∂ ∂
∇ũ = ∇φj , ũ = φj . Perform the Ritz method on the weak
Notation implies what holds for u holds ∂uj ∂uj form of the PDE to obtain the Galerkin
for η, now with η|δΩ = 0. equations.
Move any summation signs outside the
Perform Variational Analysis integral signs, move any boundary con-
ditions to the right-hand side, and inter- Non-Linear Problems
d
J(u + ϵη) = 0, ∀η ∈ Σ0 change η = φj if needed: {xk }∞
dϵ ϵ=0 k=0 , lim xk = x
k→∞
n−1
For multivariable functions: X Z Z
Brouwer Fixed Point Theorem
d ∂F ∂a ∂F ∂b ui G(φi , φj ) dΩ = f φj dΩ,
F (a(ϵ), b(ϵ)) = + i=0 Ω Ω Given g(x) ∈ C(I), ∀x ∈ Ω, with I
dϵ ∂a ∂ϵ ∂b ∂ϵ a compact and convex domain (so I is
j = 0, . . . , m − 1.
Obtain Euler-Lagrange Equations closed and bounded), then x has at least
one fixed point in Ω.
Z
Express in matrix form Lu = f, with:
G(u)η dΩ = 0, ∀η ∈ Σ0
Ω Z
L = G(φi , φj ) dΩ, Banach Fixed Point Theorem
Use integration by parts (IBP): ij
Z Z I Ω If a contraction mapping g(x) : I → I
u·∇v dΩ = − ∇u·v dΩ+ uv·n dΓ. u = (u0 , . . . , un−1 )T , for γ ∈ [0, 1] such that
Ω Ω δΩ=Γ
Z
Dubois-Reymond theorem then tells us: fj = f φj dΩ. d(g(x), g(y)) ≤ γ d(x, y) , ∀x, y ∈ I

→ |g(x) − g(y)| ≤ γ|y − x|, ∀x, y ∈ I
Z I
f (x)η dΩ + h(x)η dΓ = 0,
Ω Γ PDE to Minimization Problem
exists, then the fixed point x is the only
→ f (x) = 0 on Ω ∨ h(x) = 0 on Γ, Check Differential Operator fixed point in I.
with boundary conditions (BC’s) First, identify the solution space and
u|δΩ = g(x). boundaries. Then, define the differ- Picard Method
ential operator L and prove its lin-
If Brouwer’s and Banach’s fixed point
Ritz Method earity, self-adjointness and positive-
theorems hold, then the Picard iteraton
definiteness for homogeneous boundary
Define a discrete space Σ̃ for approxi- conditions u, v ∈ Σ0 : xk+1 = g(xk ), k = 0, 1, . . .
mate solution ũ
L(αu + βv) = αLu + βL + v,
V := C s → Ṽn := span{φi }n−1 i=0 ⊂ V, Z Z converges to the fixed point x for all ini-
u(Lv) dΩ = (Lu)v dΩ, tial guesses x0 ∈ I.
with smallest s so C is smooth enough,
Ω Ω
depending on the order of derivatives in Z Z
Newton Method
the Euler-Lagrange equations. uLu dΩ ≥ γ u2 dΩ, γ > 0.
Ω Ω
Write any element of Ṽ n as linear com- If Brouwer’s and Banach’s fixed point
2 df
binations of the basis: To prove self-adjointness, use IBP; to theorems hold, f (x) ∈ C (I), dx > 0
n−1
X prove positive-definiteness, use homoge- (Jf invertible), then f (x) = 0 is approx-
ũ = ui φi ∈ Ṽ n . neous boundary conditions. imated for x by any initial guess x0 ∈ I
i=0
Then, for any homogeneous PDE (Σ0 ) by using Newton-Rapshon’s method:
Prescribe essential boundary conditions of the form Lu = f , u is given by solv-
on ũ according to any boundaries B: xk+1 = xk − (Jf (xk ))−1 f(xk ),
ing the minimization problem for
u|δΩ = g(x), Ṽ = Ṽ0 ⊕ B, Z
1 where f(xk ) = (f (x1 ), . . . , f (xn ))T , and
m−1 n−1 J(u) = uLu − f u dΩ,
Ω 2
X X  ∂f1 ∂f1 
→ ũ = ui φi + g(xi )φi ∈ Ṽ n . ∂x1 . . . ∂x n
i=0 i=m and for any non-homogeneous PDE (Σg ) Jf =  ... .. ..  .

. . 
Essential BC’s (u|δΩ = g(x)), explicitly Z ∂f n ∂f
. . . ∂xnn
need their own series to be solved; nat- 1 ∂x1
J(u) = (u − v)L(u + v) − f u dΩ.
ural BC’s (∇u · n|δΩ = h(x)) are ”natu- Ω 2
rally” satisfied and grouped with u ∈ Ω.

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
rhjatol Technische Universiteit Delft
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
67
Lid sinds
5 jaar
Aantal volgers
48
Documenten
10
Laatst verkocht
4 maanden geleden

4,4

7 beoordelingen

5
4
4
2
3
1
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen