3.6 Formfunktionen



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3.6 Formfunktionen

Zur Approximation des Potentialverlaufes werden Polynome, die sogenannten Formfunktionen, eingesetzt (siehe auch Abschnitt 3.3). Die Formfunktionen eines Elements bilden mit den Koeffizienten eine kontinuierliche Approximation des Potentialverlaufes im Element. Die Formfunktionen werden so gewählt, daß an den Stützstellen die zu berechnenden Koeffizienten (3.8) den Potentialwerten entsprechen. Die Stützstellen eines Elementes sind nicht unabhängig von Nachbarelementen, es wird eine Stützstelle auch von den Nachbarelementen verwendet. Dadurch ergibt sich ein verkoppeltes lineares Gleichungssystem für die , das es zu lösen gilt.

Geht man davon aus, daß man die Unbekannten Koeffizienten eines Elementes gefunden hat, so kann man an einem beliebigen Punkt im Element den Potentialwert dadurch finden, daß man die lokalen Elementskoordinaten in die Elementsapproximation

 

oder in Matrixschreibweise

 

einsetzt.

Gewöhnlich wird ein Punkt in den globalen Koordinaten und eine große Anzahl von Elementen (Gitter) vorliegen. Es ist also zuerst das Element auszuwählen, in dem der Punkt liegt, dann ist dieser Punkt in die lokalen Elementskoordinaten mit (3.18) umzurechnen und die Interpolation mit (3.35) auszuführen.

Den Aufbau der einzelnen Polynomterme für Tetraeder- und Dreieckselemente unter Verwendung von linearen und quadratischen Polynomen zeigen die beiden folgenden Abschnitte. An den Elementsgrenzen wird zumindest eine -Stetigkeit (Stetigkeit des Potentialverlaufes) gefordert. Die elektrische Feldstärke kann an den Elementsgrenzen springen.





Martin Stiftinger
Fri Nov 25 16:50:24 MET 1994