A segmentation-free isogeometric extended mortar contact method

This paper presents a new isogeometric mortar contact formulation based on an extended finite element interpolation to capture physical pressure discontinuities at the contact boundary. The so called two-half-pass algorithm is employed, which leads to an unbiased formulation and, when applied to the mortar setting, has the additional advantage that the mortar coupling term is no longer present in the contact forces. As a result, the computationally expensive segmentation at overlapping master-slave element boundaries, usually required in mortar methods (although often simplified with loss of accuracy), is not needed from the outset. For the numerical integration of general contact problems, the so-called refined boundary quadrature is employed, which is based on adaptive partitioning of contact elements along the contact boundary. The contact patch test shows that the proposed formulation passes the test without using either segmentation or refined boundary quadrature. Several numerical examples are presented to demonstrate the robustness and accuracy of the proposed formulation.Comment: In this version, we have removed the patch test comparison with the classical mortar method and removed corresponding statements. They will be studied in further detail in future work, so that the focus is now entirely on the new IGA mortar formulatio

Скінченно-граничноелементна схема методу декомпозиції області для плоских задач теорії пружності з несумісними розбиттями підобластей

Розглядається узагальнення паралельної Неймана-Неймана та послідовної Діріхле-Неймана схем методу декомпозиції області для плоскої задачі теорії пружності за несумісних сіток на межі підобластей. Із використанням мортарних елементів умови ідеального механічного контакту підобластей наближаються слабкими умовами. Числові результати отримані з використанням лінійних гібридних скінченно-граничноелементних апроксимацій. Досліджено якість наближеного розв’язку від кількості мортарних елементів і його збіжність при згущенні несумісних сіток методу скінченних елементів і прямого методу граничних елементів.A generalization of parallel Neumann-Neumann and sequential Dirichlet-Neumann domain decomposition schemes for a plane elasticity problem with nonconforming meshes on the common boundary of subdomains is proposed. These schemes are based on approximation of ideal mechanical contact conditions of subdomains by weak contact conditions using the mortar element method. Numerical solution is obtained by using linear hybrid finite-boundary element approximation. The quality of the approximate solution depending on a number of mortar elements and its convergence in nonconforming meshes of the method of finite elements and the direct method of boundary-value elements are investigated.Дано обобщение параллельной Неймана-Неймана и последовательной Дирихле-Неймана схем метода декомпозиции области для плоской задачи теории упругости в случае несовместных сеток на общей границе подобластей. Такое обобщение основано на приближении условий идеального механического контакта подобластей слабыми условиями с помощью метода мортарных элементов. Численное решение получено с использованием линейных гибридных конечно-гранично-элементных аппроксимаций. Изучены влияние на решение количества мортарных элементов, сходимость решения при сгущении и сближении несовместных сеток