Finite Element Methods:

Parallel-Sparse Statics and Eigen-Solutions

Author: Duc Thai Nguyen

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780387293301

Category: Mathematics

Page: 534

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Finite element methods (FEM), and its associated computer software have been widely accepted as one of the most effective general tools for solving large-scale, practical engineering and science applications. For implicit finite element codes, it is a well-known fact that efficient equation and eigen-solvers play critical roles in solving large-scale, practical engineering/science problems. Sparse matrix technologies have been evolved and become mature enough that all popular, commercialized FEM codes have already inserted sparse solvers into their software. However, a few FEM books have detailed discussions about Lanczos eigen-solvers, or explain domain decomposition (DD) finite element formulation (including detailed hand-calculator numerical examples) for parallel computing purposes. The materials from this book have been evolved over the past several years through the author's research work, and graduate courses.

Parallel-Vector Equation Solvers for Finite Element Engineering Applications

Author: Duc T. Nguyen

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780306466403

Category: Computers

Page: 344

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Despite the ample number of articles on parallel-vector computational algorithms published over the last 20 years, there is a lack of texts in the field customized for senior undergraduate and graduate engineering research. Parallel-Vector Equation Solvers for Finite Element Engineering Applications aims to fill this gap, detailing both the theoretical development and important implementations of equation-solution algorithms. The mathematical background necessary to understand their inception balances well with descriptions of their practical uses. Illustrated with a number of state-of-the-art FORTRAN codes developed as examples for the book, Dr. Nguyen's text is a perfect choice for instructors and researchers alike.

Nichtlineare Finite-Element-Methoden

Author: Peter Wriggers

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642568653

Category: Technology & Engineering

Page: 496

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Die Anwendung der Finite-Element-Methode auf nichtlineare technische Probleme hat in den letzten Jahren - auch wegen der stark angestiegenen Rechnerleistung - erheblich zugenommen. Bei nichtlinearen numerischen Simulationen sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen, die das Wissen und Verstehen der theoretischen Grundlagen, der zugehörigen Elementformulierungen sowie der Algorithmen zur Lösung der nichtlinearen Gleichungen voraussetzen. Hierzu soll dieses Buch beitragen, wobei die Bandbreite nichtlinearer Finite-Element-Analysen im Bereich der Festkörpermechanik abgedeckt wird. Das Buch wendet sich an Studierende des Ingenieurwesens im Hauptstudium, an Doktoranden aber auch an praktisch tätige Ingenieure, die Hintergrundwissen im Bereich der Finite-Element-Methode erlangen möchten.

Handbook of Parallel Computing and Statistics

Author: Erricos John Kontoghiorghes

Publisher: CRC Press

ISBN: 9781420028683

Category: Mathematics

Page: 552

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Technological improvements continue to push back the frontier of processor speed in modern computers. Unfortunately, the computational intensity demanded by modern research problems grows even faster. Parallel computing has emerged as the most successful bridge to this computational gap, and many popular solutions have emerged based on its concepts, such as grid computing and massively parallel supercomputers. The Handbook of Parallel Computing and Statistics systematically applies the principles of parallel computing for solving increasingly complex problems in statistics research. This unique reference weaves together the principles and theoretical models of parallel computing with the design, analysis, and application of algorithms for solving statistical problems. After a brief introduction to parallel computing, the book explores the architecture, programming, and computational aspects of parallel processing. Focus then turns to optimization methods followed by statistical applications. These applications include algorithms for predictive modeling, adaptive design, real-time estimation of higher-order moments and cumulants, data mining, econometrics, and Bayesian computation. Expert contributors summarize recent results and explore new directions in these areas. Its intricate combination of theory and practical applications makes the Handbook of Parallel Computing and Statistics an ideal companion for helping solve the abundance of computation-intensive statistical problems arising in a variety of fields.

Finite-Elemente-Methoden

Author: Klaus-Jürgen Bathe

Publisher: DrMaster Publications

ISBN: 9783540668060

Category: Technology & Engineering

Page: 1253

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Dieses Lehr- und Handbuch behandelt sowohl die elementaren Konzepte als auch die fortgeschrittenen und zukunftsweisenden linearen und nichtlinearen FE-Methoden in Statik, Dynamik, Festkörper- und Fluidmechanik. Es wird sowohl der physikalische als auch der mathematische Hintergrund der Prozeduren ausführlich und verständlich beschrieben. Das Werk enthält eine Vielzahl von ausgearbeiteten Beispielen, Rechnerübungen und Programmlisten. Als Übersetzung eines erfolgreichen amerikanischen Lehrbuchs hat es sich in zwei Auflagen auch bei den deutschsprachigen Ingenieuren etabliert. Die umfangreichen Änderungen gegenüber der Vorauflage innerhalb aller Kapitel - vor allem aber der fortgeschrittenen - spiegeln die rasche Entwicklung innerhalb des letzten Jahrzehnts auf diesem Gebiet wieder. TOC:Eine Einführung in den Gebrauch von Finite-Elemente-Verfahren.-Vektoren, Matrizen und Tensoren.-Einige Grundbegriffe ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen.-Formulierung der Methode der finiten Elemente.-Formulierung und Berechnung von isoparametrischen Finite-Elemente-Matrizen.-Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen in der Festkörper- und Strukturmechanik.-Finite-Elemente-Berechnungen von Wärmeübertragungs- und Feldproblemen.-Lösung von Gleichgewichtsbeziehungen in statischen Berechnungen.-Lösung von Bewegungsgleichungen in kinetischen Berechnungen.-Vorbemerkungen zur Lösung von Eigenproblemen.-Lösungsverfahren für Eigenprobleme.-Implementierung der Finite-Elemente-Methode.

Mechanical Vibrations

Theory and Application to Structural Dynamics

Author: Michel Geradin,Daniel J. Rixen

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1118900200

Category: Science

Page: 592

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Parallel computational methods for large-scale structural analysis and design

papers presented at the 2nd Symposium on Parallel Computational Methods for Large-Scale Structural Analysis and Design : held 24-25 February 1993, Marriott Waterside Hotel, Norfolk, VA, U.S.A.

Author: Olaf O. Storaasli,Jerrold M. Housner,Duc T. Nguyen,Langley Research Center,Lewis Research Center

Publisher: N.A

ISBN: N.A

Category: Parallel processing (Electronic Computers)

Page: 194

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Engineering Documents Center Index

Author: University of Illinois at Urbana-Champaign. Engineering Documents Center

Publisher: N.A

ISBN: N.A

Category: Engineering

Page: N.A

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Numerische Behandlung partieller Differentialgleichungen

Author: Christian Großmann,Hans-Görg Roos

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 9783519220893

Category: Mathematics

Page: 572

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Mathematiker, Naturwissenschaftler und Ingenieure erhalten mit diesem Lehrbuch eine Einführung in die numerische Behandlung partieller Differentialgleichungen. Diskutiert werden die grundlegenden Verfahren - Finite Differenzen, Finite Volumen und Finite Elemente - für die wesentlichen Typen partieller Differentialgleichungen: elliptische, parabolische und hyperbolische Gleichungen. Einbezogen werden auch moderne Methoden zur Lösung der diskreten Probleme. Hinweise auf aktuelle Software sowie zahlreiche Beispiele und Übungsaufgaben runden diese Einführung ab.

Eindimensionale Finite Elemente

Ein Einstieg in die Methode

Author: Markus Merkel,Andreas Öchsner

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642544827

Category: Science

Page: 428

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Die Finite-Elemente-Methode wird in dieser Einführung in ihrer Komplexität auf eindimensionale Elemente heruntergebrochen. Somit bleibt die mathematische Beschreibung weitgehend einfach und überschaubar. Das Augenmerk liegt in jedem Kapitel auf der Erläuterung der Methode und deren Verständnis. Der Leser lernt, die Annahmen und Ableitungen bei verschiedenen physikalischen Problemstellungen in der Strukturmechanik zu verstehen und Möglichkeiten und Grenzen der Methode der Finiten Elemente kritisch zu beurteilen. Diese Herangehensweise ermöglicht das methodische Verständnis wichtiger Themenbereiche, wie z.B. Plastizität oder Verbundwerkstoffe und gewährleistet einen einfachen Einstieg in weiterführende Anwendungsgebiete. Ausführliche durchgerechnete und kommentierte Beispiele und weiterführende Aufgaben mit Kurzlösung im Anhang unterstützen den Lernerfolg. In der zweiten Auflage dieses Lehrbuches wurden alle graphischen Darstellungen überarbeitet, die Wärmeleitung bei den Stabelementen ergänzt und Spezialelemente als neues Kapitel aufgenommen. Auch wurde das Prinzip der virtuellen Arbeiten zur Ableitung der Finite-Elemente-Hauptgleichung eingeführt.

Matrix-Based Multigrid

Theory and Applications

Author: Yair Shapira

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 1475737262

Category: Mathematics

Page: 221

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Many important problems in applied science and engineering, such as the Navier Stokes equations in fluid dynamics, the primitive equations in global climate mod eling, the strain-stress equations in mechanics, the neutron diffusion equations in nuclear engineering, and MRIICT medical simulations, involve complicated sys tems of nonlinear partial differential equations. When discretized, such problems produce extremely large, nonlinear systems of equations, whose numerical solution is prohibitively costly in terms of time and storage. High-performance (parallel) computers and efficient (parallelizable) algorithms are clearly necessary. Three classical approaches to the solution of such systems are: Newton's method, Preconditioned Conjugate Gradients (and related Krylov-space acceleration tech niques), and multigrid methods. The first two approaches require the solution of large sparse linear systems at every iteration, which are themselves often solved by multigrid methods. Developing robust and efficient multigrid algorithms is thus of great importance. The original multigrid algorithm was developed for the Poisson equation in a square, discretized by finite differences on a uniform grid. For this model problem, multigrid exhibits extremely rapid convergence, and actually solves the problem in the minimal possible time. The original algorithm uses rediscretization of the partial differential equation (POE) on each grid in the hierarchy of coarse grids that are used. However, this approach would not work for more complicated problems, such as problems on complicated domains and nonuniform grids, problems with variable coefficients, and non symmetric and indefinite equations. In these cases, matrix-based multi grid methods are in order.

Computational Science -- ICCS 2005

5th International Conference, Atlanta, GA, USA, May 22-25, 2005, Proceedings

Author: V.S. Sunderam,G. Dick van Albada,Peter M.A. Sloot,Jack Dongarra

Publisher: Springer

ISBN: 3540321187

Category: Computers

Page: 1143

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The Fifth International Conference on Computational Science (ICCS 2005) held in Atlanta, Georgia, USA, May 22–25, 2005, continued in the tradition of p- vious conferences in the series: ICCS 2004 in Krakow, Poland; ICCS 2003 held simultaneously at two locations, in Melbourne, Australia and St. Petersburg, Russia; ICCS 2002 in Amsterdam, The Netherlands; and ICCS 2001 in San Francisco, California, USA. Computational science is rapidly maturing as a mainstream discipline. It is central to an ever-expanding variety of ?elds in which computational methods and tools enable new discoveries with greater accuracy and speed. ICCS 2005 wasorganizedasaforumforscientistsfromthecoredisciplinesofcomputational science and numerous application areas to discuss and exchange ideas, results, and future directions. ICCS participants included researchers from many app- cation domains, including those interested in advanced computational methods for physics, chemistry, life sciences, engineering, economics and ?nance, arts and humanities, as well as computer system vendors and software developers. The primary objectives of this conference were to discuss problems and solutions in allareas,toidentifynewissues,toshapefuturedirectionsofresearch,andtohelp users apply various advanced computational techniques. The event highlighted recent developments in algorithms, computational kernels, next generation c- puting systems, tools, advanced numerical methods, data-driven systems, and emerging application ?elds, such as complex systems, ?nance, bioinformatics, computational aspects of wireless and mobile networks, graphics, and hybrid computation.

Geschichte der Baustatik

Auf der Suche nach dem Gleichgewicht

Author: Karl-Eugen Kurrer

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3433606420

Category: Technology & Engineering

Page: 1188

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Was wissen Bauingenieure heute über die Herkunft der Baustatik? Wann und welcherart setzte das statische Rechnen im Entwurfsprozess ein? Wir ahnen wohl, dass die Entwicklung von Berechnungsmethoden und -verfahren im engen Zusammenhang mit der Entdeckung neuer Baumaterialien und der Hervorbringung und Entfaltung von Tragformen stehen. Das vorliegende Buch zeichnet die Entstehung von Statik und Festigkeitslehre als die Entwicklung vom geometrischen Denken der Renaissance über die klassische Mechanik bis hin zur modernen Strukturmechanik nach. Eine Einführung eröffnet mit kurzen Einblicken in zwölf verbreitete Berechnungsverfahren den Zugang zu über 500 Jahren Geschichte der Baustatik aus der Berechnungspraxis der Gegenwart. Beginnend mit den Festigkeitsbetrachtungen von Leonardo und Galilei wird der Herausbildung einzelner baustatischer Verfahren und ihrer Formierung zur Baustatik nachgegangen. Dabei gelingt es dem Autor auch, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihrer technisch-wissenschaftlichen Profile und ihrer Persönlichkeiten plastisch zu schildern und das Verständnis für den jeweiligen gesellschaftshistorischen Kontext zu erzeugen. 243 Kurzporträts maßgeblicher Protagonisten der Mechanik, Mathematik, des Maschinen- und Flugzeugbaus und der Baustatik sowie eine umfangreiche Bibliografie machen das Werk zusätzlich zu einer unschätzbaren Fundgrube. Mit diesem Buch liegt der Fachwelt das einzige geschlossene Werk über die Geschichte der Baustatik vor. Es lädt den Leser zur Entdeckung der Wurzeln der modernen Rechenmethoden ein. Die 1. Auflage von 2002 war schnell vergriffen. Für die 2. Auflage ergänzte der Autor sein Werk um wichtige Reisen in die Geschichte der Disziplinbildung: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Schalentheorie, Computerstatik, Finite-Elemente-Methode, Computergestützte Graphostatik, Historische Technikwissenschaft.