Zusammenfassung
Die Galerkin-Randelementmethode ist ein Näherungsverfahren für Integralgleichungen, stellt jedoch gegenüber klassischen Integralgleichungsverfahren ein universelles Werkzeug zur Lösung praktischer Ingenieurprobleme dar und kann sehr gut mit Finite-Element-Substrukturen gekoppelt werden. Die Randelementmethode, bei der als Hauptvorteil nur ein Oberflächennetz generiert werden muß, ist bei speziellen Anwendungen beispielsweise für Kerb- und Rißprobleme der FEM überlegen. Die einzelnen Schritte zur Lösung eines elliptischen Randwertproblems über ein System von Randintegralgleichungen wird am Beispiel des dreidimensionalen linearen Elastizitätsproblems erläutert. Zur mathematischen Untersuchung von elliptischen Differentialgleichungen und äquivalenten Integralgleichungen hat sich die Theorie der Sobolev-Räume als besonders geeignet herausgestellt. Grundbegriffe zu Sobolev-Räumen werden eingeführt, so daß der Leser nicht in Lehrbüchern nachschlagen muß. Die Überführung der elliptischen Randwertprobleme auf Systeme von stark singulären und hypersingulären Integralgleichungen wird mit dem Calderon-Projektor durchgeführt, zu dessen Definition Fun-damentallösungen verwendet werden. Die Diskretisierung des vorher abgeleiteten Systems von Randintegralgleichungen mit der Galerkin-Randelementmethode wird dargestellt. Schließlich wird die näherungsweise Lösung von nichtlinearen Problemen unter Verwendung der Galerkin-Randelementmethode am Beispiel einer elastopla-stischen Randwertaufgabe erläutert. Eine numerische Testrechnung für ein Festigkeitsproblem aus dem Maschinenbau wird kurz diskutiert.
Abstract
The Galerkin-type boundary element method (BEM) is an discretization procedure for integral equations, represents itself however compared with classical integral equation methods as an universal tool for the solution of practical engineering problems and can be coupled very easily with finite element substructures. The BEM, whose main advantage lies in the fact that only a surface mesh must be generated, is superior to FEM in special applications, i.e. in elastostatics (notch problems) and fracture mechanics. In this paper the individual steps to solving an elliptical boundary value problem of 3-D linear elasticity theory by way of an equivalent system of boundary integral equations will be explained. For the mathematical investigation of elliptical differential equations and integral equations, the theory of Sobolev spaces has proved to be especially suitable. Basic terms to Sobolev spaces will be introduced so that the reader does not have to refer to textbooks for new terms. The transformation of elliptical boundary value problems to systems of singular and hypersingular integral equations will be explained with help of a Calderón projector, which is defined by using fundamental solutions. The discretization of the obtained integral equations with the Galerkin-type BEM will be presented. Finally the approximation of non-linear problems by using the Galerkin-type BEM will be shown. A numerical test for a strength problem will be discussed shortly.
Abbreviations
- ℕ:
-
Menge der natürlichen Zahlen
- ℝ:
-
Menge der reellen Zahlen
- ℝ+ :
-
Menge der nichtnegativen reellen Zahlen
- ℂ:
-
Menge der komplexen Zahlen
- C l :
-
Raum der l-mal stetig differenzierbaren, beschränkten Funktionen (Auch alle Ableitungen seien beschränkt.)
- C l,λ :
-
Raum der l-mal stetig differenzierbaren, beschränkten Funktionen, deren l-te Ableitung λ-hölderstetig ist.
- D(Ω)=C ∞0 (Ω):
-
L. Schwartzsche Grundfunktionen: Menge aller fmiten, unendlich oft differenzierbaren Funktionen mit einem Träger in Ω (Ω offen)
- D′(Ω):
-
Raum der L. Schwartzschen Distributionen
- ℰl(Ω):
-
l-mal stetig differenzierbare Funktionen auf ω
- ℰ′(Ω):
-
Raum der stetigen linearen Funktionale auf ℰ(Ω)
- L p :
-
Raum der lebesguemeßbaren Funktionen
- L loc p :
-
Menge der lokal (auf jedem Kompaktum) lebesguemeßbaren Funktionen
- W l2 :
-
Sobolev-Slobodeckij-Raum
- H l :
-
mit Fourier-Transformation definierter Sobolev-Raum(Hilbert-Raum)
- DC m :
-
Raum der Cauchy-Daten m-ter Ordnung
- N k,κ :
-
Regularitätseigenschaft eines Gebietes
- D s :
-
partielle Ableitungen im verallgemeinerten Sinne, wobei s=(s 1, s 2,..., s n) ein Multiindex ist
- γ:
-
Spuroperator; \(\gamma _0 \phi = \phi = \phi |_{\partial \Omega } ,\gamma _m \phi = \left( {\phi |_{\partial \Omega } ,\frac{{\partial \phi }}{{\partial n}}|_{\partial \Omega } ,...\frac{{\partial ^m \phi }}{{\partial n^m }}|_{\partial \Omega } } \right)\)
- Z:
-
Fortsetzungsoperator
- ℱ :
-
Fourier-Transformation
- L :
-
Fréchet-Raum
- δ:
-
Laplace-Operator
- δ*:
-
Navier-Operator
- δ 0 :
-
Diracsche Deltadistribution
- δ ij :
-
Kronecker-Symbol
- t=(t 1, t 2, t 3)T :
-
Randspannungsvektor
- u=(u 1, u 2, u 3)T :
-
Verschiebungsvektor
- ε ij :
-
Verzerrungstensor
- σ ij :
-
Spannungstensor
- ε mnl :
-
Levi-Civita-Tensor
- \(\hat D = (D_{ijkl} )\) :
-
Tensor 4. Stufe der Elastizitätskonstanten
- λ, μ :
-
Lamé-Konstanten
- g ij :
-
Metriktensor im Riemann-Raum
- J(.):
-
Jacobi-Determinante
- x=(x 1,x 2,x 3)T :
-
Ortsvektor
- n:
-
äußerer Einheitsnormalenvektor
- Ω:
-
Gebiet
- Ωc :
-
Komplementärmenge zu Ω
- Γ=∂Ω:
-
Rand des Gebietes
- K :
-
Kompaktum (beschränkte und abgeschlossene Menge)
- K n :
-
n-dimensionaler verallgemeinerter Einheitswürfel
- M :
-
Mannigfaltigkeit
- U :
-
Umgebung
- B ɛ (x):
-
Kugel mit dem Mittelpunkt ξ ∈ ℝ3 und dem Radius ɛ
- C 1 :
-
Calderon-Projektor für das Innengebiet
- h :
-
Gitterparameter
- H :
-
Grobgitterparameter
- I:
-
Einheitsoperator
- P:
-
Differentialoperator des Randwertproblems
- R1, R2 :
-
Matrizen von (tangentialen) Differentialoperatoren
- S(x, y − x):
-
hypersinguläre Fundamentallösung
- T(x, y − x):
-
singuläre Fundamentallösung
- U(x, y − x):
-
schwach singuläre Fundamentallösung
- D:
-
hypersingulärer Integraloperator
- K:
-
singulärer Integraloperator
- V:
-
schwach singulärer Integraloperator
- ℘h :
-
orthogonale Projektion auf V h
- S l :
-
Oberflächenstück mit der Nummer l
- V l :
-
Parametergebiet mit der Nummer l
- \(\hat \pi \) :
-
Referenzelement: \(\hat \pi = \left\{ {z \in \mathbb{R}^2 :0 < z_1 < 1,0 < z_2 < z_1 } \right\}\)
- π hi :
-
geometrisches Randelement mit der Nummer i
- ξ(i) :
-
bijektive Abbildungsfunktion des Refe renzelements \(\hat \pi \) auf das Originalelement π hi
- N (n) t , N (n) r :
-
Basisfunktionen bzgl. des Knotens n
- A pq,ij :
-
verallgemeinerte Elementsteifigkeitsmatrix
- N1, N2 :
-
Formfunktionsmatrizen
- M ij :
-
Massematrix
Literatur
Adams RA (1975) Sobolev Spaces. Academic Press, New York
Arnold DN, Wendland WL (1983) On the asymptotic convergence of collocation methods. Math. Comp., 41:349–381
Arnold DN, Wendland WL (1985) The convergence of spline collocation for strongly elliptic equations on curves. Numer. Math., 47:317–341
Banerjee PK, Butterfield R (1981) Boundary element methods in engineering science. McGraw Hill Book Company, London
Banerjee PK, Cathie DN (1988) A direct formulation and numerical implementation of the boundary element method for two-dimensional problems in elastoplasticity. Int. J. Mech. Sci., 22:233–245
Bauer W, Svobota M (1985) Industrial application of the three dimensional boundary element method (BEM) exemplified through the BE-Programmsystem DBETSY-3D. In Brebbia CA, Maier G (eds), Boundary Elements VII — Proceedings of the 7th Int. Conference, Italy, 1985, volume II, pages 14.3–14.20, Berlin, Springer-Verlag
Bausinger R, Kuhn G (1987) Die Boundary-Element-Methode, Theorie und industrielle Anwendung, volume 227 of Kontakt und Studium. Expert-Verlag, Esslingen
Berger H, Warnecke G, Wendland WL (1993) Analysis of a FEM/BEM coupling method for transonic flow computations. Preprint 93-9, Universität Stuttgart, Mathematisches Institut A
Berger HM (1955) A new approach to the analysis of large deflections of plates. J. Appl Mech., 32:465–472
Brandt A, Lubrecht A (1990) Multilevel matrix multiplication and fast solutions of integral equations. J. Comp. Physics, 90:248–270
Brebbia CA, Nowak AJ (1989) A new approach for transforming domain integrals to the boundary. In Numerical Methods in Engineering, volume 1, Berlin, Springer-Verlag
Brebbia CA, Telles JCF, Wrobel LC (1984) Boundary element techniques — theory and applications in engineering. Springer-Verlag, Berlin, New York
Brebbia CA, Wendland WL, Kuhn G, editors (1987). Boundary Elements IX — Proceedings of th 9th Int. Conference, Stuttgart, volume 1–3, Berlin, Springer-Verlag
Calderón AP, Zygmund A (1952) On the existence of certain singular integrals. Acta Math., 88:85–134
Chang CS, Chang Y (1995) Green’s function for elastic medium with general anisotropy. ASME J. Appl. Mech., 62:573–578
Costabel M (1987) Symmetric methods for the coupling of finite elements and boundary elements. In: Brebbia CA, Wendland WL, Kuhn G (eds), Boundary Elements IX, pages 411–420, Berlin, Springer-Verlag
Costabel M (1988) Boundary integral operators on Lipschitz domains: Elementary results. SIAM J. Math. Anal., 19(3):613–626
Costabel M, Ervin VJ, Stephan EP (1988) Experimental convergence rates for various couplings of boundary and finite elements. Preprint 1193, TH Darmstadt, Fachbereich Mathematik
Costabel M, Stephan EP (1985) Boundary integral equations for mixed boundary value problems in polygonal domains and Galerkin approximation. In: Fiszdon W, Wilmański K (eds), Mathematical Models and Methods in Mechanics, volume 15 of Banach Center Publications, pages 175–251. PWN — Polish Scientific Publishers, Warsaw
Costabel M, Stephan EP (1987) An improved boundary element Galerkin method for three-dimensional crack problems. Integral Equations Oper. Theory, 10:467–504
Costabel M, Stephan EP (1988) Coupling of finite element and boundary element methods for an elasto-plastic interface problem. Preprint, Georgia Institute of Technology
Costabel M, Stephan EP (1988) Duality estimates for the numerical solution of integral equations. Numer. Math., 54:339–353
Costabel M, Wendland WL (1986) Strong ellipticity of boundary integral operators. J. Reine Angew. Math., 372:34–63
Cruse TA (1969) Numerical solutions in three dimensional elastostatics. Int. J. Solids Structures, 5:1259–1274
Dahmen W, Prössdorf S, Schneider R (1993) Wavelet approximation methods for pseudodifferential equations. Adv. in Comput. Math., 1:259–335
Dallner R (1993) Behandlung inelastischer 3D-Probleme mittels Randelementmethode. Number 126 in VDI Fortschrittsberichte Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik. VDI-Verlag, Düsseldorf
Dallner R, Kuhn G (1993) Efficient evaluation of volume integrals in the boundary element method. Comp. Meth. Appl. Mech. Engng., 109:95–109
Dieudonné J (1978) Eléments d’Analys, Vol VIII. Gauthier-Djaoua
Doblare M (1987) Computational aspects of the boundary element method. In: Brebbia CA (eds), Topics in Boundary Element Research, volume 3, Berlin, Springer-Verlag
Douglis A, Nirenberg L (1955) Interior estimates for elliptic systems of partial differential equations. Commun. Pure Appl. Math., 8:503–538
Fichera G (1965) Linear elliptic differential systems and eigenvalue problems, volume 8 of Lecture Notes in Mathematics. Springer, Berlin, Heidelberg, New York
Förster A, Kuhn G (1994) A field boundary element formulation for material nonlinear problems at finite strains. Int. J. Solids Structures, 31:1777–1792
Gatica GN, Hsiao GC (1989) The coupling of boundary element and finite element methods for a nonlinear exterior boundary value problem. Zeitschrift für Analysis und ihre Anwendung, 28:377–387
Gatica GN, Hsiao GC (1995) Boundary-field equation methods for a class of nonlinear problems, volume 331 of Pitman Research Notes in Mathematics Series. Longman House, Harlow
Gipson GS (1987) Boundary element fundamentals — Basic concepts and recent developments in the Poisson Equation. Computational Mechanics Publication, Southampton
Grannell JJ (1987) On simplified hybrid methods for coupling of finite elements and boundary elements. In: Brebbia CA, Wendland WL, Kuhn G (eds), Boundary Elements IX, volume 1, pages 447–460, Berlin, Springer
Grisvard P (1985) Boundary value problems in non-smooth domains. Pitman, London
Gründemann H (1991) Randelementmethode in der Festkörpermechanik. Fachbuchverlag, Leipzig
Hackbusch W (1986) Theorie und Numerik elliptischer Differentialgleichungen. Teubner, Stuttgart
Hackbusch W (1989) Integralgleichungen: Theorie und Numerik. B. G. Teubner, Stuttgart
Halphen B, Nguyen QS (1975) Sur les matéraux standard génerallisés. J. de Mécanique, 14:39–63
Hartmann F (1987) Methode der Randelemente. Boundary Elements in der Mechanik auf dem PC. Springer, Berlin
Hildenbrand JO (1994) Hypersinguläre Integralgleichungen in der Randelementmethode — Berechnung der Integrale und Anwendung bei linearelastischen Aufgaben. Number 143 in VDI Reihe 18. VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, Dissertation (PhD Thesis)
Holzer SM (1992) Das symmetrische Randelementverfahren: Numerische Realisierung und Kopplung mit der Finite-Element-Methode zur elastoplastischen Strukturanalyse. Berichte aus dem Konstruktiven Ingenieurbau, Technische Universität München
Hörmander L (1966) Pseudo-differential operators and non-elliptic boundary problems. Ann. of Math., 83:129–209
Hörmander L (1983) The analysis of linear partial differential operators, volume I. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo
Hsiao GC, MacCamy RC (1973) Solution of boundary value problems by integral equations of the first kind. SIAM Review, 15 (4):687–705
Hsiao GC (1988) The coupling of BEM and FEM — a brief review. In: Brebbia CA, et al. (eds), Boundary Elements X, volume I, pages 431–445, Springer
Hsiao GC (1990) The coupling of boundary element and finite element methods. Z. angewandte Math. Mech. (ZAMM), 70:493–503
Hsiao GC, Schnack E, Wendland WL (1995) A hybrid coupled finite-boundary element method. Preprint 99-11, Universität Stuttgart, Mathematisches Institut A
Hsiao GC, Wendland WL (1977) A finite element method for some integral equations of the first kind. J. Math. Anal. Appl., 58:449–481
Hsiao GC, Wendland WL (1991) Domain decomposition in boundary element methods. In: Glowinski R, et al. (eds), Fourth Int. Symposium on Domain Decomposition Methods for Partial Differential Equations, pages 41–49, Philadelphia, SIAM Publ.
Huber O (1994) Behandlung elastoplastischer 3D-Rißprobleme mittels der Randelementmethode. Number 153 in VDI Fortschrittberichte Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik. VDI-Verlag, Düsseldorf
John F (1955) Plane waves and spherical means applied to partial differential equations. Number 2 in Interscience Tracts in Pure and Applied Mathematics. Interscience Publishers, New York
Johnson J, Nedelec JC (1980) On the coupling of boundary integral and finite element methods. Math. Comp., 35:1063–1079
Khoromskij BN, Mazurkevich GE, Zhidkov EP (1990) Domain decomposition method for magnetostatics nonlinear problems in combined formulation. Sov. J. Numer. Anal. Math. Modelling, 5(2):111–136
Kohn JJ, Nirenberg L (1965) An algebra of pseudodifferential operators. Comm. Pure Appl. Math., 18:269–305
Kröner E (1953) Das Fundamentalintegral der anisotropen elastischen Differentialgleichungen. Zeitschrift für Physik, 136:402–410
Kuhn G, Huber O (1993) Behandlung elastoplastischer Kerb- und Rißprobleme mittels Randelementmethode. 2. Zwischenbericht zum DFG-Projekt: Ku 360/8, Lehrstuhl für Technische Mechanik, Erlangen
Kuhn G, Möhrmann W (1983) Boundary element method in elastostatics: Theory and applications. Appl. Math. Modelling, 7:97–105
Kupradze VD (1963) Metody potenciala v teorii uprogosti. Fismatgis, Moskau
Kupradze VD, Gegelia TG, Basheleishvili MO, Burchuladze TV (1979) Three-dimensional Problems of the Mathematical Theory of Elasticity and Thermoelasticity. North-Holland Publ. Comp., Amsterdam, New York, Oxford
Lachat JC, Watson JO (1976) Effective numerical treatment of boundary integral equations: A formulation for three-dimensional elastostatics. Int. J. Numer. Meth. Eng., 10:991–1005
Lage C (1995) A parallel implementation of 3-D BEM with focus on panel clustering. PhD thesis, Inst. F. Prakt. Math., Universität Kiel (in German)
Lamp U, Schleicher T, Stephan E, Wendland WL (1984) Galerkin collocation for an improved boundary element method for a plane mixed boundary value problem. Computing, 33:269–296
Langer U (1994) Parallel iterative solution of symmetric coupled FE/BE-equations via domain decomposition. Contemp. Math., 157(217):335–344
Lemaitre J, Chaboche JL (1985) Mécanique des Matériaux solides. Dunod, Paris
Love AEH (1944) A treatise on the mathematical theory of elasticity. Dover
Maier G, Novati G, Perego U (1988) Plastic analysis by boundary elements. In: Wendland WL, Stein E (eds), Finite Element and Boundary Element Techniques from Mathematical and Engineering Point of View, pages 213–272, Wien, New York, Springer
Maier G, Polizzotto C (1987) A Galerkin approach to boundary element elastoplastic analysis. Comp. Methods Appl. Mech. Eng., 60:175–194
Meyer A, Rjasanow S (1990) An effective direct solution method for certain boundary element equations in 3d. Math. Meth. Appl. Sci., 13:43–53
Michlin SG (1962) Mnogomernye singularnye integraly i integralnye uravnenij. Fismatgis, Moskau
Mikhlin SG, Morozov NF, Paukshto MV (1995) The integral equations of the theory of elasticity, volume 135 of Teubner-Texte zur Mathematik. Teubner, Stuttgart, Leipzig
Mikhlin SG, Prössdorf S (1986) Singular integral operators. Springer, Berlin
Miranda C (1970) Partial differential equations of elliptic type, volume 2 of Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete. Springer Verlag, Berlin
Möhrmann W, Bauer W (1987) DBETSY — industrial application of the BEM. In: Kuhn G, Brebbia CA, Wendland WL (eds), Boundary Elements IX — Proceedings of the 9th Int. Conference, Stuttgart, volume I, pages 593–607, Berlin, Springer
Möhrmann W, Sahm M (1986) DBETSY-3D, Benutzerhandbuch. Technical report, Daimler-Benz AG, Stuttgart
Mura T (1982) Micromechanics of defects in solids. Nijhoff Publ., Hague, Boston, London
Mußchelischwili NI (1971) Einige Grundaufgaben zur mathematischen Elastizitätstheorie. Fachbuchverlag, Leipzig
Nardini D, Brebbia CA (1982) A new approach to free vibration analysis using boundary elements. In Boundary Element Methods in Engineering, Berlin, New York, Springer
Nedelec J-C, Planchard J (1973) Une méthode variationelle de éléments finis pour la resolution numérique d’un problème extérieur dans R3. RAIRO Anal. Numer., 7:105–129
Neumann C (1877) Untersuchungen über das logarithmische und Newtonsche Potential. Teubner-Verlag, Leipzig
Neureiter W (1982) Boundary-Element-Programmrealisierung zur Lösung von zwei- und dreidimensionalen thermoelastischen Problemen mit Volumenkräften. Diss., TU München
Nečas J (1967) Les méthodes directes en théorie des équations elliptiques. Masson, Paris
Nowak AJ (1989) The multiple reciprocity method of solving transient heat conduction problems. In Boundary Elements XI, volume 2, Berlin, Springer
Nowak AJ, Brebbia CA (1989) The multiple reciprocity method: A new approach for transforming BEM domain integrals to the boundary. Engng. Analysis, 6:164–167
Ortner N (1980) Regularisierte Faltung von Distributionen. Teil 1 und 2. ZAMP, 31:133–173
Ortner N (1987) Methods of construction of fundamental solutions of decomposable linear differential operators. In: Brebbia A, et al (eds), Boundary Elements IX, Proc. of the 9th BEM-Conference, volume 1, pages 79–97, Berlin, Springer
Ortner N (1988) Die Fundamentallösung des Timoshenko- und des Boussinesq-operators. ZAMM, 68:547–553
Ortner N, Cheung A H-D, Antes H (1994) Fundamental solutions of products of Helmholtz and polyharmonic operators. Engng. Anal with Boundary Elements, 14:187–191
Ortner N, Wagner P (1990) Some new fundamental solutions. J. Math. Meth. Appl. Sci., 12:439–461
Ortner N, Wagner P (1992) On the fundamental solution of operator of dynamic linear thermoelasticity. J. Math. Meth. Appl. Sci., pages 524–550
Ortner N, Wagner P (1993) Fundamental solutions of hyperbolic differential operators and the Poisson summation formulae. Integral transforms and special functions, 1:183–196
Ortner N, Wagner P (1997) A survey on explicit representation formulae for fundamental solutions of linear partial differential operators. Acta Applic. Math. 47:101–124
Owen DRJ, Hinton E (1975) Finite elements in plasticity — Theory and Applications. Pineridge Press, Swansea, UK
Partridge PW, Brebbia CA, Wrobel LC (1992) The dual reciprocity boundary element method. Elsevier Applied Science, London, New York
Polizzotto C (1987) A symmetric definite BEM formulation for the elastoplastic rate problem. In: Brebbia CA, Wendland WL, Kuhn G (eds), Boundary Elements IX, volume 2, pages 315–334, Berlin, Springer-Verlag
Polizzotto C (1988) A consistent formulation of the BEM within elastoplasticity. In: Cruse TA (eds), Advanced Boundary Element Methods, pages 315–324. Springer, Berlin, Heidelberg
Polizzotto C (1988) An energy approach to the boundary element method. Part I: Elastic solids. Comp. Methods Appl. Mech. Eng., 69:167–184
Polizzotto C (1988) A energy approach to the boundary element method. Part II: Elastic-plastic solids. Comput. Meths. Appl. Mech. Engng., 69:263–276
Polizzotto C, Panzeca T, Zito M (1992) A consistent boundary/interior element method for evolutive elastic plastic structural analysis. In: Kane JH, et al. (eds), Advances in Boundary Element Techniques. Springer
Polizzotto C, Zito M (1994) Variational formulations for coupled BE/FE methods in elastostatics. Z. angewandte Math, Mech. (ZAMM), 74:533–543
Pomp A (1996) Eine Rand-Gebiets-Integralmethode zur numerischen Lösung der Schalengleichungen eines elliptischen Differentialgleichungssystems mit variablen Koeffizienten. Habilitationsschrift, Math. Institut A, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, D-70550 Stuttgart
Prössdorf S, Schmidt G (1981) A finite element collocation method for singular integral equations. Math. Nachr., 100:33–66
Prössdorf S, Silbermann B (1977) Projektionsverfahren und die näherungsweise Lösung singulärer Gleichungen. Teubner, Leipzig
Prössdorf S, Silbermann B (1991) Numerical analysis for integral and related operator equations. Akademie Verlag, Berlin
Rieder G (1968) Mechanische Deutung und Klassifizierung einiger Integralverfahren der ebenen Elastizitätstheorie. Bull. Acad. Pol. Sci., Sci. Technol., 16:101–114
Rieder G (1972) über Eingrenzungsverfahren und Integralgleichungsmethoden für elastische Scheiben, Platten und verwandte Probleme. Wiss. Zeitschrift der Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar, 19:217–222
Rizzo FJ (1967) An integral equation approach to boundary value problems of classical elastostatics. Quart. Appl. Math., 25:83–95
Rokhlin V (1985) Rapid solution of integral equations of classical potential theory. J. Comput. Phys., 60:187–207
Saad Y, Schultz MH (1986) GMRES: A generalized minimal residual algorithm for solving nonsymmetric linear systems. SIAM J. Sci. Stat. Comput., 7(3):856–869
Saranen J (1988) The convergence of even degree spline collocation solution for potential problems in the plane. Numer. Math., 53:499–512
Saranen J, Wendland WL (1985) On the asymptotic convergence of collocation methods with spline functions of even degree. Math. Comp., 45(171):91–108
Sauter SA (1992) Über die effiziente Verwendung von Galerkinverfahren zur Lösung Fredholmscher Integralglei-chungen. Dissertation, Universität zu Kiel
Schatz A, Thomée V, Wendland WL (1990) Mathematical theory of finite and boundary element methods. Birkhäuser, Basel
Schnack E (1984) Stress analysis with a combination of HSM and BEM. In: Whiteman JR (eds), Proc. MAFELAP 1984 Conf. on “The mathematics of Finite Elements and Applications”, pages 273–281, Uxbridge, Academic Press
Schnack E (1987) A hybrid BEM-model. Int. J. Num. Meth. Engng., 24(5):1015–1025
Schnack E (1990) Macro-elements for 2d- and 3d-elasticity with BEM. In: Tanaka M, Brebbia CA, Honma T (eds), Boundary Elements XII, volume I of Computational Mechanics Publications, pages 21–31, Berlin, Springer
Schnack E, Becker I, Karaosmanoglu N (1990) Three-dimensional coupling of FEM and BEM in elasticity. In: Mang H, Kuhn G (eds), Discretization Methods in Structural Mechanics, pages 415–425, Berlin, Heidelberg, Springer
Schnack E, Carmine R, Karaosmanoglu N (1988) Mixed non-conforming technique for coupling FEM and BEM. In: Atluri SN, Yagawa G (eds), Computational Mechanics ’88, volume 1, pages 5.iii.l-5.iii.4, Berlin, Springer
Schnack E, Türke K (1993) Macroelements constructed with a nonconforming coupling technique of BEM and FEM. In: Casteleiro M, Navarrina F (eds), Proc. 2nd Conf. Num. Meth. Engng., La Coruna, Spain, 1993. In: Métodes Numéricos en Ingenieria, Spain
Schneider S, Bausinger R, Seeger G (1987) Industrial application of the boundary element system BETSY. In: Kuhn G, Brebbia CA, Wendland WL (eds), Boundary Elements IX — Proceedings of the 9th Int. Conference, Stuttgart, 1987, volume I, pages 535–548, Berlin, Springer
Schwab C, Wendland WL (1992) Kernel properties and representation of boundary integral operators. Math. Nachr., 156:187–218
Schwab C, Wendland WL (1992) On numerical cubatures of singular surface integrals in boundary element methods. Num. Math., 62:343–369
Sirtori S (1979) General stress analysis method by means of integral equations and boundary elements. Meccanica, 14:210–218
Sloan I (1992) Error analysis of boundary integral methods. Acta Numerica, 1:287–339
Sobolev SL (1964) Einige Anwendungen der Funktionalanalysis auf Gleichungen der mathematischen Physik. Akademie Verlag, Berlin
Steinbach O, Wendland WL (1995) Efficient preconditioners for boundary element methods and their use in domain decomposition methods. Bericht DFG-Schwerpunkt „Randelementmethoden“ 95-19, Mathematisches Inst. A, Universität Stuttgart
Stephan E, Wendland WL (1976) Remarks to Galerkin and least squares methods with finite elements for general elliptic problems. Manuscripta Geodaetica, 1:93–123
Stephan E, Wendland WL (1985) An augmented Galerkin procedure for the boundary integral method applied to mixed boundary value problems. Appl. Numer. Math., 1:121–143
Stephan EP (1987) Boundary integral equations for mixed boundary value problems in R3. Math. Nachr., 134:21–53
Tanaka M, Tanaka K (1981) On new boundary element solution scheme for elastoplasticity. Ing. Arch., 50:289–295
Telles JCF (1983) The Boundary Element Method applied to inelastic problems, volume 1 of Lecture Notes in Engineering. Springer, Berlin
Triebel H (1978) Interpolation theory, function spaces, differential operators. North-Holland, Amsterdam
Türke K (1995) Eine Zweigitter-Methode zur Kopplung von FEM und BEM. PhD thesis, Fakultät für Maschinenbau, Universität Karlsruhe
Vainikko G (1973) On the question of convergence of the Galerkin method. Tartu Ruekl. Uel. Toimetised, 177:148–152
Petersdorff T von (1989) Randwertprobleme der Elastizitätstheorie für Polyeder — Singularitäten und Approximation mit Randelementen. PhD thesis, Fachbereich Mathematik der TH Darmstadt
Petersdorff T von, Stephan EP (1990) Regularity of mixed boundary value problems in ℝ3 and boundary element methods on graded meshes. Math. Meth. Appl. Sci., 12:229–249
Wendland W (1965) Lösung der ersten und zweiten Randwertaufgaben des Innen- und Außengebietes für die Potentialgleichung im R3 durch Randbelegungen. Dissertation TU Berlin D 83, Technische Universität Berlin
Wendland W (1968) Die Behandlung von Randwertaufgaben im R3, mit Hilfe von Einfach- und Doppelschichtpotentialen. Num. Math., 11:380–404
Wendland WL (1981) Asymptotic convergence of BEM/IEM for mixed boundary value problems. Preprint 611, TH Darmstadt
Wendland WL (1985) On some mathematical aspects of boundary element methods for elliptic problems. In: The Mathematics of Finite Elements and Applications V, pages 193–227. Academic Press, London
Wendland WL (1987) Strongly elliptic boundary integral equations In: Powell M, Iserles A (eds), The State of the Art in Numerical Analysis. Oxford University Press, Oxford
Wendland WL (1988) On asymptotic error estimates for combined BEM and FEM. In: Stein E, Wendland WL (eds), Finite Element and Boundary Element Techniques from Mathematical and Engineering Point of View, number 301 in CISM, pages 273–333. Springer-Verlag, Wien, New York
Wendland WL (1990) On the coupling of finite elements and boundary elements. In: Kuhn G, Mang H (eds), Discretization methods in structural mechanics, pages 405–414, Berlin, IUTAM/IACM, Springer
Wendland WL (Ed.) (1997) Boundary element topics, Springer, Berlin
Westphal T, Jr. Pereira JT, de Barcellos CS (1996) On general fundamental solutions of some linear elliptic differential operators. Eng. Anal, with Bound. Elements 17:279–286
Wilson RB, Cruse TA (1978) Efficient implementation of anisotropic three dimensional boundary-integral-equation stress analysis. Int. J. Num. Meth. Engng., 12:1383–1397
Wloka J (1982) Partielle Differentialgleichungen (Partial differential equations). B. G. Teubner, Stuttgart
Zienkiewicz OC (1977) The Finite Element Method. McGraw-Hill
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Ich möchte besonders den Herren Prof. Dr.-Ing. A. Albers, Prof. Dr. U. Langer, Prof. Dr.-Ing. E. Schnack, Prof. Dr.-Ing. W.L. Wendland und Prof. Dr. J.R. Whiteman für die zahlreichen wertvollen Hinweise und Anregungen herzlich danken, die in der vorliegenden Arbeit eingeflossen sind.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Andrä, H. Einführung in moderne Galerkin-Randeiementmethoden mit einer Anwendung aus dem Maschinenbau. Forsch Ing-Wes 65, 58–90 (1999). https://doi.org/10.1007/PL00010775
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/PL00010775