基于有限元与等几何离散化的三维实体层合复合材料伽辽金矩阵快速组装

本文提出了一种在等几何与有限元离散化背景下加速层合复合材料三维结构刚度矩阵组装的新方法。通过将相关项拆分为面内与面外贡献，该方法将问题的三维刚度矩阵计算为二维（面内）与一维（面外）积分的组合。因此，组装的计算复杂度降低至二维问题的水平。此外，需计算的二维积分数量变得与构成层合复合材料的材料层数无关，仅取决于所用不同材料的数量（或同一各向异性材料的不同取向数）。因此，当层数较多时，所提技术将标准方法创建刚度矩阵所需的计算时间降低了数个数量级，且所得矩阵在机器精度内完全一致。通过数值实验说明了预期的性能。