One Dimensional Finite Element Method
Linear Element-4

■1次要素■
これらの関数φ1(x)、φ2(x)、φ3(x) を1つの要素上で観察すると2種類の関数があることに気付くと思います。
1つは、下り勾配で、もう1つは上り勾配の関数である。 この2つの関数のことを1次要素の形状関数(Shape Function) といいます。 下図は要素1での形状関数と近似式を示しています。 新しい近似式紹介したφiも参考にして下さい。

ここに、要素1での形状関数と近似式の詳細を下に示します。

形状関数 近似式
N1(x)=(1-x/L)
N2(x)=x/L
u(x)=u1N1(x)+u2N2(x)

前にも述べましたが形状関数は無次元であるということに注意して下さい。 そして 前のページで紹介した関数 φ1(x)、 φ2(x)、 φ3(x) はこの2つの形状関数の組み合わせで出来上がっているということにも注目して下さい。

ここで、ちょっと形状関数の条件を述べておきます。この条件は全ての要素にも適応されますので しっかりと覚えておいて下さい。

Ni(xi)=1
Ni(xj)=0  ここに、i≠j
N1(x)+N2(x)+......................+Nn(x)=1 for all x

ここに、n は1つの要素上の節点の数を意味します。 つまり、形状関数の数のことでもあります。1次要素の場合n=2 です。
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