Symetrie a periodicita

Symetrické a periodické úlohy lze v systému PMD v zásadě řešit třemi způsoby:

1) Předpisem okrajových podmínek symetrie: U lineární elastické úlohy se fixují posunutí uzlů, které leží v rovině symetrie, a to ve směru kolmém k této rovině. Protože se nulová posunutí mohou předepsat jen ve směru os globálního souřadného systému, lze takto postupovat jen tehdy, když jsou roviny symetrie rovnoběžné se souřadnými rovinami. V úlohách vedení tepla stačí předepsat nulový tepelný tok ve směru kolmém na stěny prvků tvořících rovinu symetrie. Pro úlohy vedení tepla je tento postup zcela obecný.

2) Metodou pokutové funkce: U lineární elastické úlohy se předepíší velmi tuhé pružiny nebo Winklerův podklad, které v rovině symetrie brání posunutí uzlů ve zvoleném směru. Na rozdíl od předchozího případu není tento postup vázán na globální souřadný systém, protože osy pružin mohou být libovolné. Tuhost pružin by měla být přibližně o 6 řádů větší, než je lokální tuhost tělesa v daném místě.

3) Analyticky: V úlohách vedení tepla a v lineárních úlohách pružnosti se deklaruje periodicita v atributech úlohy. Při pozdější eliminaci matice soustavy se periodické okrajové podmínky (tj. rovnost posunutí v natočeném souřadném systému) automaticky vezmou v úvahu. Výhodou tohoto postupu je jednoduchost a možnost využít obecné periodicity. Nevýhodou je omezení na úlohy vedení tepla a lineární pružnost.

Deklarace periodických sítí: Běžným způsobem se nejprve generuje síť na jednom segmentu. V atributech úlohy se nastaví příznak periodicity a zapíše se počet uzlů na ploše periodicity. Dále se zadá úhel alpha, kterým plocha periodicity přejde v plochu protilehlou. Celistvý násobek úhlu alpha nemusí nutně dávat 360°.

Formální podmínky pro využití periodicity jsou:

  1. U 2D úloh musí být střed otočení totožný s počátkem globálního souřadného systému.
  2. U 3D úloh musí být osa otočení totožná s osou z globálního souřadného systému.
  3. Uzly na ploše periodicity musí být očíslovány od 1 do N, tzn. uzel ležící mimo tuto plochu musí mít vyšší číslo než N. Pokud se na ploše periodicity vyskytují středové uzly prvků semi-loof, musí být tyto uzly očíslovány až jako poslední.
  4. Odpovídající uzly na otočené ploše je třeba číslovat ve stejném pořadí, tzn. uzel ležící mimo tuto plochu musí mít vyšší číslo než N. Pokud se na ploše periodicity vyskytují středové uzly prvků semi-loof, musí být tyto uzly očíslovány až jako poslední.