méthode des ef étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · peuvent être plus coûteuses en temps que le...

106
Méthode des EF étendus Une introduction à la méthode des éléments finis étendus

Upload: phamxuyen

Post on 10-Sep-2018

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Une introduction à la méthode des éléments finis étendus

Page 2: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Eric Béchet (it's me !)

Études d'ingénieur à Nancy (Fr.)

Doctorat à Montréal (Can.)

Carrière académique à Nantes puis Metz (Fr.)

Puis Liège...

Contact :

[email protected]

Page 3: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Plan de la présentation

Introduction Rappels Problème simple (saut sur la variable primale) Extensions en 2D / 3D Autre problème (saut sur la dérivée) Autres applications et recherche actuelle Références et littérature

Page 4: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Notes de cours disponibles à l'adresse

http://www.cgeo.ulg.ac.be/X­FEM

Page 5: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Introduction

Calcul par éléments finis « classiques » Géométrie délimitée par les bords des éléments

Limites du domaine de calcul Interfaces entre deux zones

aux propriétés différents Une modification de la géométrie

implique un changementde maillage

Les problèmes évolutifs (temps)peuvent nécessiter un remaillage à chaque pas du calcul

Page 6: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Introduction

Techniques de génération de maillage Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul

par éléments finis lui-même Impliquent une interaction homme-machine

fréquente Sont une source potentielle d'erreurs

Humaines Robustesse des algorithmes

Page 7: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Introduction

Cf. cours de CAO en 1er master Aero / Mecanique

Page 8: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Introduction

Idée ici: Minimiser les contraintes sur le maillage utilisé Mais la génération de maillage reste nécessaire

Calcul précis si éléments de plus faible taille

→ Adaptation de maillage

Page 9: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Rappels

On se base sur la MEF en partant d'une forme faible :

Discrétisation: On cherche u dans un espace discrétisé (les fonctions tests v font partie du même espace)

uh x =∑i

i N i x , x∈

Trouver u∈H 01 tel que

a u , v d=∫

bv d ∀ v∈H 01

V h⊂H 01

Page 10: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Rappels

Un maillage conforme de l'espace sert à définir les fonctions de forme

FF à support compact Partition de l'unité Interpolation

∑i

N i=1

u xi =i

u x =∑k

k N k pour x∈T j

Page 11: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Rappels

FF à support compact Permet d'avoir des matrices creuses (donc peu

volumineuses en mémoire)

Partition de l'unité On sait représenter un champ constant !

Interpolation Facilité pour imposer des conditions de Dirichlet

Utilisation de maillages conformes Précalcul de nombreuses opérations possible

Page 12: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Problème simple

Barre 1D (L, E, S) encastrée soumise à un effort réparti f(x)

On veut déterminer le déplacement u(x) et on veut couper cette barre (penser à une fissure) Avec la MEF standard Avec la méthode des éléments finis étendus

f(x)

L

Page 13: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Problème simple

Forme faible

avec

Trouver u∈H 01 tel que

a u , v =bv ∀ v∈H 01

a u , v =∫0

L

ES ∂u∂ x⋅∂ v∂ x dx bv =∫0

L

f x ⋅v dx

Matrice élémentaire (de raideur)

Vecteur élémentaire (efforts extérieurs)

Page 14: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Problème simple

Discrétisation : Éléments finis linéaires, fonctions de forme nodales.

uh x =∑i

i N i x

N 1 x N 2 x N 3 x N 4 x

Page 15: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Problème simple

En reportant la forme discrétisée de u et v dans la forme faible, on obtient le système linéaire suivant :

Ici, les coefficients et sont nuls (encastrement)

[k 22 k 23

k 32 k 33]⋅2

3= f 2

f 31 4

k ij=∫0

L

ES∂N i

∂ x⋅∂N j

∂ xdx

f i=∫0

L

N i⋅ f x dx

Page 16: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas FEM

Ajouter deux noeuds et refaire le calcul Cela s'appelle « remailler », c'est rapide et

robuste en 1D, moins en 2D et beaucoup moins en 3D

N 1 x N 2 x N 3 x N 4 x

N 5 x N 6 x

Page 17: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas FEM

Après discrétisation, on obtient :

Les deux parties entourées sont indépendantes On peut faire deux calculs séparés pour

résoudre chaque sous-problème

[k 22 k 23 0 0k 32 k 33 0 00 0 k 44 k 45

0 0 k 54 k 55]⋅2

3

4

5=

f 2

f 3

f 4

f 5

Page 18: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas FEM

La signification physique des DDL est conservée ( signifie le déplacement au nœud i.)

Il y a bien une discontinuité entre les déplacement aux nœuds 3 et 4

Rien ne change à l'implémentation – seul le maillage et sa topologie sont modifiés

i

Page 19: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM

On ne pas touche pas au maillage On peut par contre modifier/ajouter des

fonctions de formes

N 1 x N 2 x N 3 x N 4 x

Page 20: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Possibilité (I) :

N 1 x N 3+ x N 4 x N 2

- x

Page 21: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Possibilité (I) :

N 1 x N 3+ x N 4 x

+N 2

+ x

N 2- x

Page 22: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Possibilité (I) :

N 1 x N 3+ x N 4 x

+N 2

+ x

N 3- x

+

N 2- x

Page 23: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Comment calculer les à partir des ? On introduit la fonction Heaviside :

Ainsi que son complément :

s est la distance à la coupure (ici, )

N j+,- N i

H s={0 si s≤01 si s0

H s={1 si s≤00 si s0

s=x−L2

Page 24: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Avec ces notations, on a :

On peut noter que la partition de l'unité est conservée

{N i+ x =N i x ⋅H s

N i- x =N i x ⋅H s

Page 25: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

On doit séparer les noeuds du maillage Ceux qui ont des degrés de liberté «normaux»

vont dans l'ensemble N Ceux qui ont des degrés de liberté modifiés vont

dans l'ensemble C

Le champ u s'exprime alors :

u x =∑i∈N

i N i x ∑j∈C

j+ N j

+ x ∑k∈C

k- N k

- x

Page 26: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

Système linéaire On numérote les DDL de façon suivante :

[ 1 2 3 4 5 61 2

-3

-2

+3

+4]

[k 22

- k 23- 0 0

k 32- k 33

- 0 0

0 0 k 22+ k 23

+

0 0 k 32+ k 33

+ ]⋅2

-

3-

2+

3+=

f 2-

f 3-

f 2+

f 3+

Page 27: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (I)

On arrive de nouveau à séparer les deux parties

La signification des degrés de libertés est partiellement perdue

On doit modifier certaines fonctions de formes et en rajouter d'autres

Il faut deux fonctions Heaviside pour modifier les fonctions de base

Page 28: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Sans toucher aux fonctions de base ! (cas II)

N 1 x N 3 x N 4 x

+

N 2* x

N 3* x +

N 2x

Page 29: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Comment calculer les à partir des ? On introduit la fonction Heaviside modifiée :

Avec cette notation, on a :

N j* N i

H *s={−1 si s≤01 si s0

N i*x =N i x ⋅H

*s

Page 30: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

On doit encore séparer les nœuds du maillage Ceux qui portent des degrés de liberté modifiés

vont dans l'ensemble C Les fonctions classiques sont présentes partout

Le champ u s'exprime alors :

u x =∑i∈

i N i x ∑j∈C

j* N j

* x

Page 31: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Système linéaire On numérote les DDL de façon suivante :

[ 1 2 3 4 5 61 2 2

* 3 3* 4

]

[k 22 k 22* k 23 k 23*

k 2*2 k 2* 2* k 2*3 k 2* 3*

k 32 k 32* k 33 k 33*

k 3* 2 k 3* 2* k 3*3 k 3*3*

]⋅2

2*

3

3*=

f 2

f 2*

f 3

f 3*

Page 32: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Au niveau matriciel, les deux parties sont liées

A-t-on réellement deux parties séparées ? Assembler la matrice sans tenir compte des

conditions aux limites et déterminer le nombre valeurs propres nulles de cette matrice.

Si il n'y a qu'une seule entité, on aura une seule valeur propre nulle (la condition de Dirichlet manquante pour avoir un système non singulier)

Deux VP nulles -> la barre est bien coupée en deux car on a deux conditions de Dirichlet à imposer afin d'avoir un système non singulier

Page 33: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Cas sans coupure sans CL : matrice type

det K s− I =0

K s=k⋅[

1 −1 0 0−1 2 −1 00 −1 2 −10 0 −1 1

]

Une valeur propre nulle.

k=3ESL

Page 34: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

Cas avec coupure sans CL : matrice type

K c=k⋅[

1 −1 1 0 0 0−1 2 −1 −1 0 01 −1 2 0 −1 00 −1 0 2 1 −10 0 −1 1 2 −10 0 0 −1 −1 1

]Deux valeur propre nulles – c'est OK

det K c− I =0

Page 35: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM (II)

La signification des degrés de libertés est perdue

On garde les fonctions de base inchangées et on en rajoute d'autres par enrichissement On construit une sorte de base EF hiérarchique

Une seule fonction d'enrichissement pour la coupure (plus simple !)

Page 36: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Cas X-FEM

Les cas (I) et (II) sont équivalents (ils produisent exactement les même résultats)

On a en effet une combinaison linéaire entre les fonctions de formes de (I) et (II) :

le cas (II) rentre dans un cadre théorique – utilisation d'une fonction d'enrichissement et synthèse « constructive »

N 2 x =N 2+ x N 2

- x

N 2* x =N 2

+ x −N 2- x

N 3 x =N 3+ x N 3

- x

N 3* x =N 3

+ x −N 3- x

Page 37: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Définition

Méthode des éléments finis étendus Se base sur les fonctions de forme FEM classiques Rajoute le produit des ces FF par une ou des

fonctions d'enrichissement Ces fonctions d'enrichissement représentent un

comportement particulier de la solution que les FF classiques ne savent pas représenter (ex. discontinuité)

u x =∑i∈

i N i x ∑k∑j∈C

jk* N j x ⋅E k x

E k x

Page 38: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

En 2D / 3D

Cas de l'élasticité linéaire Représentation de fissures Notion de Level-sets Propagation de fissures

Page 39: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

Coin soumis à déplacement imposé (Elasticité linéaire)

a u ,v =∫

∇su :

D: ∇ sv d

bv =∫

f⋅v d

Trouver u tel quea u ,v =bv ∀v

Page 40: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

Déplacements sans la coupure (FEM standard)

u x =∑ i⋅ N i x N i x Les sont les

fonctions de forme linéaires (lagrange ordre 1)

Page 41: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

On impose une coupure Modifications de l'espace

fonctionnel :

Comment sont définis et l'ensemble C ?

u x =∑i∈

i⋅ N i x

∑i∈C

i*⋅ N i x ⋅H

* s

H *s

Page 42: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

On défini le plan de coupe à l'aide d'une fonctions de niveau (level-set)On a

est la distance signée à l'interface

On prend simple-ment :

lsn x

s=lsn x H *s=H *lsn x

={x∈ℝ3/ lsn x =0}

lsn x

Page 43: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

Définition des degrés de liberté enrichis (ensemble C) Ce sont les noeuds des éléments coupés par

(iso-0 de la level-set)

Page 44: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Exemple 2D

Après assemblage et calcul on retrouve deux solides indépendants.

La géométrie de peut être quelcon-que.

Aucune modifica-tion du maillage

Page 45: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Point délicat

Intégration On doit sous-découper les éléments le long de

l'interface On doit augmenter l'ordre d'intégration en pointe

de fissure

Page 46: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

On voudrait modéliser une fissure Une fissure est une coupure incomplète dans le

domaine On a donc une modification de l'ensemble C Comment prendre cela en compte ? Il y a des phénomènes qui se passent en pointe

de fissure (les déplacements sont en , r étant la distance à la pointe de fissue)

Les contraintes sont en !!!

r

1

r

Page 47: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

On utilise une autre level-set

Elle représent la distance normale au front de fissure

Les deux level-setforment une baseorthonormée en pointe de fissure

lst x

Page 48: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

On définit une base polaire

lsn=0

lst=0

r=lsn x 2lst x 2

=arctanlsn x lst x r

Page 49: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

Le lieu de la fissure est défini ainsi :

La zone d'enrichissement C est modifiée

={x∈ℝ3/ lsn x =0, lst x ≤0 }

Page 50: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

On tient compte de la solution asymptotique en pointe de fissure (fissure en milieu infini)

u1=1

2 r2 {K 1 cos

2−cosK 2 sin

22cos}

u2=1

2 r2 {K 1 sin

2−sinK 2 cos

2−2cos}

=E

2 1=3−4

u3=2

2 r2 {K 3 sin

2 }

Page 51: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

Un peu de manipulation nous montre que:

On peut donc enrichir l'espace fonctionnel avec les fonctions indépendantes:

On peut noter que seule est discontinue.

u1=a1r sin2a2r cos

2a3r sin

2

sina4 r cos2

sinCL x

u2=b1 r sin

2b2r cos

2b3r sin

2sinb4r cos

2sinCL x

u3=c1r sin

2c2r cos

2c3r sin

2sin c4r cos

2sin CL x

{ f 1=r sin 2

f 3=r sin 2

sin

f 2=r cos2

f 4= r cos2

sin

f 1

Page 52: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

Allure des fonctions d'enrichissement (fissure d'Irwin)

f 1 f 2

f 3 f 4

Page 53: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

Nouvel espace fonctionnel

Où enrichir ? En pointe de fissure (T) , car le reste du domaine

est déjà concerné par l'enrichissement Heaviside La solution utilisée pour construire les

n'est valable que dans le voisinage de la pointe.

u x =∑i∈

i⋅ N i x

∑i∈C

i*⋅ N i x ⋅H

* s∑i∈T∑j∈1..4

ij⋅N i x ⋅ f j r ,

f j r ,

Page 54: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

L'ensemble C concerne les noeuds dont le support est entièrement coupé par la fissure

L'ensemble T concerne les noeuds dont le support contient ou touche la pointe de fissure

C

T

Page 55: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

Déplacements avec enrichissement en pointe de fissure

Page 56: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Fissures

En choisissant bien l'enrichissement, amélioration du taux de convergence

Page 57: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation de fissures

Pour faire se propager une fissure, il faut: Faire l'assemblage du système linéaire Résoudre le problème Calculer les FICs Mettre à jour les level-sets lsn et lst

La propagation de la fissure se fait selon des lois bien définies Fatigue Fracture fragile etc...

Page 58: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation de fissures

Calcul des facteurs d'intensité de contraintes On utilise les intégrales d'interaction

J=∫[ 12ijij1j−ij

∂ ui

∂ x1]n jd

J 12=∫

[ 1

2 ij

1ij

2ij

1ij

21j− ij

1ij

2∂ui

1ui

2

∂ x1]n j d

I 12=2

1−2

EK 1

1K 12K 2

1K 22

1K 3

1K 32

n j

I 12=∫

[ ij

1ij21j−ij

1 ∂ ui2

∂ x1

− ij2 ∂ ui

1

∂ x1]n jd

=J 1J 2

I 12

Page 59: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation de fissures

Passage d'une intégrale de contour à une intégrale de volume (fissure non chargée)

On a : et vaut 1 à l'intérieur du domaine et tend vers 0 sur la frontière . est la vitesse virtuelle de propagation de la fissure (norme 1)On interpole sur le maillage.

I 12=∫V

∂qm

∂ x jkl

1kl2mj− ij

1 ∂ui2

∂ xm

− ij2 ∂ui

1

∂ xmdV

qm=⋅vm

vm

V

vm

=1 =0

Page 60: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation de fissures

Vitesse de propagation

Exemple : Alliages sous sollicitation cyclique Loi de Paris pour la vitesse :

dadN

=C⋅K m

Alliage m C (m/cycle)

Acier 3 10−11

Aluminium 3 10−12

Nickel 3.3 4⋅10−12

Titane 5 10−11

Page 61: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation de fissures

– Direction selon la contrainte tangentielle maximale :

– On choisit le qui correspond à maximal (en traction).

∂=0 cos

c

2 [ 12K 1 sinc

12K 2 3cosc−1]=0

c=2arctan14 K 1

K 2

± K 1

K 2

2

8

{

r }=

K 1

42 r {3cos

2cos

32

sin2sin

32

} K 2

42 r {−3sin

2−3 sin

32

cos23 cos

32

}

c

Page 62: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Mise à jour des level-sets

Il existe plusieurs algorithmes mais l'essentiel est de : conserver la notion de distance signée à

l'interface pour lsn Avoir au voisinage de la pointe de fissure un

repère orthonormé constitué par (lst,lsn)

Page 63: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Mise à jour des level-sets

Transport de lsn et lst

iso-0 lst1 "avant"

iso-0 lsn1

"avant"

iso-0 lst 2 "après"

iso-0 lsn2

"après"

Page 64: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Mise à jour des level-sets

Reconstruction de lsn et lst

lsn1 & lst1 "avant" lsn2 & lst2 "après"

lst=lst2

lsn=lsn1

lst=cos ⋅lst 2sin ⋅lsn2

lsn=−sin ⋅lst2cos ⋅lsn2

dx=lst1−lst2

dy=lsn1−lsn2

=atan2dy , dx

Page 65: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Mise à jour des level-sets

Page 66: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 67: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 68: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 69: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 70: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 71: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 72: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 73: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 74: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 75: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 76: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation

Page 77: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation 3D

lsn lst lst (sur la surface) vitesse

Page 78: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation 3D

Page 79: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Propagation 3D

Page 80: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Points délicats

Intégration On doit sous-découper les éléments le long de

l'interface On doit augmenter l'ordre d'intégration en pointe

de fissure

Page 81: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Points délicats

Conditionnement Si le choix des ddl enrichis est mauvais,

possibilité d'une matrice de raideur singulière Passage de la fissure proche d'un noeud -> on

impose de passer sur le noeud. Les fonctions d'enrichissement en pointe de

fissure peuvent induire un mauvais conditionnement (elles se « ressemblent »)

Utilisation d'un préconditionneur adapté

Page 82: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Points délicats

Conditionnement

Page 83: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Problème de thermique

Q=10000T=0

Alu, k=230

Acier, k=40

A

A

Page 84: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

L'interface est représentée par une level-set :

Cette interface peut être de géométrie complexe ou changeante Pas de correspondance avec le maillage

={x∈ / ls x =0 }

Page 85: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Modèle élément finis

tel que

Trouver u∈H 01 tel que

a u , v =bv ∀ v∈H 01

a u , v =∫

k ∇ u⋅∇ v d bv =∫

f x ⋅v d

Page 86: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

On souhaite représenter correctement le profil de température le long de l'interface Coupe A-A : allure de T théorique

A AInterface

T

Page 87: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

La discontinuité est sur la dérivée de T Si l'interface passe par les frontières entre

les éléments finis, alors la discontinuité fait naturellement partie de l'espace fonctionnel.

InterfaceT

éléments finis

Page 88: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

La discontinuité est sur la dérivée de T Si l'interface ne passe pas par les arêtes des

éléments finis, alors ...

InterfaceT

Page 89: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Ceci explique la solution approximative

Solution exacte Solution EF standard

Page 90: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

L'idée est d'enrichir la discrétisation éléments finis afin de faire apparaître une discontinuité sur le gradient.

Il existe plusieurs possibilités. La plus simple est la suivante:

u x =∑i∈

i N i x ∑j∈C

j* N j x ⋅F x

F 1x =∣ls x ∣

x

F

Page 91: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Définition de l'ensemble C des noeuds enrichis Cette fois, seuls les

noeuds dont au moins un élément du support est coupé sont enrichis

En particulier, si l'interface longe les frontières des éléments, il n'y a pas d'enrichissement

Page 92: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Voici d'autres fonctions d'enrichissement

x

F

F 2x ={∣ls x ∣dans les élements coupés1ailleurs

F 3 x =∑i

∣lsi∣⋅N i x −∣∑i

lsi⋅N i x ∣

F 1x

F 2 x

F 3 x

Page 93: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

En pratique, donne les meilleurs résultats Sur un problème simple, les fonctions et

sont capables de redonner la solution exacte (linéaire par morceaux) lorsque l'interface n'est pas maillée, mais pas .

F 3 x

F 2 x F 3 x

1 2

QT

F 1 x

Page 94: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Comparaison des solutions obtenues

Solution sans enrichissement Solution avec enrichissement

Page 95: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Comparaison des solutions obtenues

Solution exacte Solution avec enrichissement

Page 96: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Comparaison du gradient

Solution sans enrichissement Solution avec enrichissement

Page 97: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Comparaison du gradient

Solution exacte Solution avec enrichissement

Page 98: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Interface bi-matériau

Convergence

Page 99: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Recherche et applications actuelles

Discontinuités dans la variable primale Fissures

non linéaire, plasticité propagation dynamique

Suivi de front de solidification hydrogels

Discontinuités dans la dérivée Homogénéisation Interfaces bi-matériau

Page 100: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Recherche et applications actuelles

Amélioration de la qualité des algorithmes de propagation de fissures

Applications à d'autres matériaux Plasticité confinée Matériaux piézoélectriques Matériaux composites

Page 101: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Recherche et applications actuelles

Interfaçage direct avec la CAO pour la simulation numérique Passage d'une représentation explicite des

surfaces à une représentation implicite par level-sets

Frontières des solides non maillées Imposition des conditions aux limites (dirichlet et

autres) Interfaces matérielles non maillées

Page 102: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Recherche et applications actuelles

Applications en dynamique explicite Géométrie non maillée -> pb de pas de temps

critique Propagation de fissure dynamique (changement

d'enrichissement en pointe de fissure -> problèmes de conservation de l'energie)

Page 103: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Conclusion

La méthode des éléments finis étendus (X-FEM) date d'une dizaine d'année (Moës 1999). Elle est basée sur la méthode de partition de l'unité (Babuska 1997)

Comparée à la méthode des éléments finis classique, elle permet de relaxer les contraintes imposées au maillage pour la simulation de phénomènes physiques divers, par exemple propagation de fissures, interfaces matériaux et bien d'autres. Elle est fréquemment associée à la technique des level-sets (Sethian 1998) pour la modélisation des interfaces

Le but est d'améliorer la FEM, pas de la remplacer, et de conserver ses attraits en y ajoutant des particularités permettant de faire des choses impossibles par ailleurs.

Page 104: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Conclusion

La méthode des éléments finis étendus permet de faire apparaître dans l'espace fonctionnel des éléments finis des discontinuités ou des formes particulières de solution.

Discontinuités sur le champ primal :

- Fissures (discontinuité sur le déplacement)

Discontinuités sur le champ gradient :

- Interface entre deux matériaux aux propriétés différentes (discontinuité sur le gradient du déplacement)

Fonctions mal représentées par les éléments finis :

- Champs autour d'un angle concave (concentration de contraintes), champs dans une couche limite, pointe de fissure...

Page 105: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Bibliographie

Babuska I. Melenk J.M. « The partition of unity method » IJNME, 40:727-758,1997Barth T.J. Sethian J.A. « Numerical schemes for the hamilton-jacobi and level-set equations on triangulated domains » JCP 145:1-40,1998Béchet E. Minnebo H. Moës N. Burgardt B. « improved implementation and robusness study of the X-FEM for stress analysis around cracks » IJNME 64:1033:1056,2005Béchet E. Scherzer M, Kuna M, « Applications of the X-FEM to the fracture of piezoelectric materials, IJNME 77:1535:1565,2009Béchet E. Moës N. Wohlmuth B. « A stable lagrange multiplier space for stiff interface conditions within the extended finite element method » IJNME, Accepted, Early view on publisher website.Belytschko T. Moës N, Usui S, Parimi C, « arbitrary discontinuities in finite elements » IJNME 50:993-1013,2001Belytschko T. Chessa J. Zi G. Xu J. Th extended finite element method for arbitrary discontinuities, Computational mechanics – Theory and practice »K.M. Mathisen, T. Kvamsdal et K.M. Okstad (dir), CIMNE Barcelona, Spain 2003Breitkopf P (dir) « La méthode des éléments finis – extensions et alternatives » Hermes-Lavoisier, France, 2006Daux C Moës N. Dolbow J Sukumar N Belytschko T. « Arbitrary branched and intersecting cracks with the extended finite element method » IJNME 48:1741-1760,2000Dolbow J. Moës N. Belytschko T. « Discontinuous enrichment in finite elements with a partition of unity method » FEAD 36:235-260,2000Gravouil A. Moës N. Belytschko T. « Non planar 3D crack propagation by the extended finite element method and level-sets part II: level-set update » IJNME 53:2569-2586,2002Legrain G. Moës N. Verron E « stress analysis around crack tips in finite strain problems using the X-FEM » IJNME 63:290-314,2005Moës N. Béchet E. Toubier M. « Imposing essential boundary conditions in the extended finite element method »IJNME 67:1641-1669Moës N. Cloirec M. Cartraud P. Remacle J.F. « a computational approach to handle complex microstructure geometries » CMAME 53:3163-3177,2003Moës N. Dolbow J. Belytschko T. « A finite element method for crack growth without remeshing », IJNME 46:133-150,1999

Page 106: Méthode des EF étendus - ltas-cm3.ulg.ac.be · Peuvent être plus coûteuses en temps que le calcul par éléments finis lui-même ... Rien ne change à l'implémentation – seul

Méthode des EF étendus

Bibliographie

Moës N. Gravouil A. Belytschko T. « Non planar 3D crack propagation by the extended finite element method and level-sets part I : Mechanical model IJNME 53:2549-2568,2002Osher S, Fedkiw R. « level-set methods and dynamic implicit surfaces » Springer-verlag 2002Rhetore J. Gravouil A. Combescure A. « an energy conserving scheme for dynamic crack growth with the X-FEM » IJNME 63:631-659,2005Sethian J.A. « level set methods and fast marching methods : evolving interfaces in computational geometry, fluid mechanics, computer vision and material sciences »Cambridge university press, UK, 1999Sukumar N.Chopp D.L. Moës N Belytschko T. « modeling holes and inclusions by level-sets in the extended finite element method » CMAME 190:6183-6200,2001Sukumar N. Moës N. Moran B. Belytschko T. « Extended finite element method for three dimensional crack modelling » IJNME 48:1549-1570,1999Strouboulis T. Babuska I. Copps K. « The design and analysis of the generalized finite element method » CMAME 181:43-71,2000

Nota :

IJNME = International journal for numerical methods in engineering (Wiley)CMAME = Computer methods in applied mechanics and engineering (Elsevier)FEAD = Finite element in analysis and design (Elsevier)JCP = Journal of computational physics (Elsevier)