A mixed 8-node hexahedral element based on the Hu-Washizu principle and the field extrapolation technique

Chen, Yung-I; Wu, Guan-Yuan

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자료유형: 학술저널

저자정보: Chen, Yung-I (Bureau of High Speed Rail, Ministry of Transportation and Communications) Wu, Guan-Yuan (Department of Fire Science, Central Police University)

저널정보: 테크노프레스 Structural engineering and mechanics : An international journal Structural engineering and mechanics : An international journal 제17권 제1호

발행연도: 2004.1

수록면: 113 - 140 (28page)

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A mixed eight-node hexahedral element formulated via the Hu-Washizu principle as well as the field extrapolation technique is presented. The mixed element with only three translational degrees of freedom at each node can provide extremely accurate and reliable performance for popular benchmark problems such as spacial beams, plates, shells as well as general three-dimensional elasticity problems. Numerical calculations also show that when extremely skewed and coarse meshes and nearly incompressible materials are used, the proposed mixed element can still possess excellent behaviour. The mixed formulation starts with introduction of a parallelepiped domain associated with the given general eight-node hexahedral element. Then, the assumed strain field at the nodal level is constructed via the Hu-Washizu variational principle for that associated parallelepiped domain. Finally, the assumed strain field at the nodal level of the given hexahedral element is established by using the field extrapolation technique, and then by using the trilinear shape functions the assumed strain field of the whole element domain is obtained. All matrices involved in establishing the element stiffness matrix can be evaluated analytically and expressed explicitly; however, a 24 by 24 matrix has to be inverted to construct the displacement extrapolation matrix. The proposed hexahedral element satisfies the patch test as long as the element with a shape of parallelepiped.

#Hu-Washizu principle #field extrapolation #assumed strain formulation #eight-node parallelepiped #mixed formulation #shear and membrane locking

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Chen, Yung-I

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주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

논문수 1 이용수 1

Wu, Guan-Yuan

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