Finite Zeitübersetzung mit Extrapolation in der nichtlinearen Strukturdynamik

Übersicht Die Simulation steifer Differentialgleichungssysteme sehr hoher Ordnung durch implizite Runge-Kutta-Verfahren (gelegentlich auch nach Padé benannt) ist global weitgehend theoretisch geklärt. Bei der konkreten Behandlung von Aufgaben der nichtlinearen Strukturdynamik ist man jedoch zu vielfältigen Zusatzüberlegungen genötigt, um zu vertretbaren Rechenzeiten zu gelangen. Anknüpfend an die bewährte gleichgradige quadratische Padé-Entwicklung oder auch kubische Interpolation am System 1. Ordnung wird die Konvergenzbeschleunigung durch Extrapolation der Nichtlinearitäten belegt. Weiterhin werden Phänomene der modalen Reduktion beim Zusammenwirken verschiedener Steifigkeiten aufgezeigt.

---

Finite elements in time with extrapolation in nonlinear structural dynamics

Summary Today the theory of integrating stiff differential equations of high order by implicit Runge-Kutta methods (sometimes called Padé approximations) is developed very well especially concerning global properties. Nevertheless, additional considerations must be done in order to minimize the numerical effort when special problems from nonlinear structural dynamics are to be solved. Using a quadratic Padé-approximation or a cubic interpolation for the first-order-system it is shown that the rate of convergence profits from extrapolating the nonlinearities. Some observations and comments on modal reduction for problems characterized by multiple stiffnesses are added.