Abstract
This paper deals with the space-time finite element analysis of two-dimensional vibration problem with a single variable. The method of space-time finite elements enables the simpler solution than the usual finite element analysis with discretization in space only. We present a discretization technique in which finite element approximations are used in time and space simultaneously for a relatively large time period. The weighted residual process is used to formulate a finite element method for a space-time domain. A stability problem is described and some investigations for chosen type of rectangular space-time finite elements are carried out. Instability is caused by a too large time step of successive time steps in the traditional time-dependent problems. It has been shown that the numerical stability of time-stepping on the larger time steps is quite good. The unstructured space-time finite element not only overcomes the shortcomings of the stability in the traditional numerical methods, but it is also endowed with the features of an effective computational technique. Some numerical examples have been presented to illustrate the efficiency of the described method.
본 논문은 2차원 동적 진동문제를 공간-시간 유한요소법으로 해석하고 있다. 공간-시간 유한요소법은 공간만 분할하는 재래식 유한요소해석에 비해 보다 해를 빠르고 쉽게 얻을 수 있다. 상대적으로 큰 시간간격에 대해서 공간과 시간을 동시에 분할하는 공간-시간 유한요소 근사법을 제시한다. 가중잔차법으로 공간-시간 영역에 대해 유한요소법을 정식화하였으며 선형 사변형 공간-시간 유한요소를 선택하여 해의 안정성에 관하여 언급하였다. 일반적 동적문제에서는 상대적인 큰 시간간격으로 인하여 해의 불안정을 야기 시키고 있으나 본 연구에서는 수치의 안정성을 보여주고 있다. 비구조 공간-시간 유한요소법은 재래식 수치해석에서 흔히 발생하는 해의 불안정성에 대한 결점을 보완함은 물론 효과적인 계산방법을 지니고 있다. 이 방법의 효율성을 위해 수치예제들을 제시하였다.