Figura8:<strong>Elementi</strong>serendipitya8(sinistra)e12(destra)nodi.separatamentecubichenelleduevariabilixey.I16coefficientic 0 ,c 1 ,...,c 15 delpolinomiobaseperilnodo(x j ,y k )sideterminanoalsolitoimponendocheξ (3),ejkvalga1sutalenodoe0sututtiglialtri. Sipotrebberodefinireelementilagrangianidiordinesuperioreconunnumerodinodirapidamentecrescente. Ladeterminazioneaccuratadeipolinomibase,tuttavia,puòdiventarefacilmenteunproblemamal-condizionato.L’estensione<strong>degli</strong>elementilagrangianiadominitri-dimensionalièimmediata.Lefunzionibasesiottengonosempremedianteilprodottodipolinomidiinterpolazionelocalemono-dimensionali.Glielementifinitilagrangianiin3-Dsonocomunementechiamatibrickerisultanodefinitida8nodiperpolinomibaseseparatamentelineariinx,yez,27nodiperpolinomibaseseparatamentepolinomiodiinterpolazione.quadratici,64nodiperpolinomibaseseparatamentecubici,ecc. Comesinota,indominitridimensionaliilnumerodinodiperciascunelementocrescemoltovelocementeconl’ordinedelRiprendiamoorainconsiderazionel’elementolagrangianobiquadraticodiFigura7.Sesopprimiamoilnodocentraleotteniamounnuovoelementoa8nodi(Figura8)perilqualeilgenericopolinomiobaseξ (2,s),ejksaràcaratterizzatoda8coefficienti:ξ (2,s),ejk=c 0 +c 1 x+c 2 y+c 3 xy+c 4 x 2 +c 5 y 2 +c 6 x 2 y+c 7 xy 2 (65)determinatiimponendocheessovalga1sulnodo(x j ,y k )e0sututtiglialtrinodidell’elemento.Insostanza,dalpolinomiobase(64)dell’elementobiquadraticosieliminailcontributolegatoalprodottox 2 y 2 ,mantenendoquindilasimmetriadiξ (2,s),ejkrispettoalleduevariabilixey.<strong>Il</strong>nuovoelementofinitocosìdeterminatoprendeilnomedielementoserendipitya8nodi. Inmanieraanaloga,sipossonoeliminareinodicentraliancheinelementidiordinesuperiore.Adesempio,sedaunelementolagrangianobicubicosisopprimonoi4nodiinternisiottieneunnuovoelementoserendipitya12nodi(Figura8). Inquestocasosidevonoeliminare4coefficientidalpolinomiobasecorrispondentecoincidentipermotividisimmetriaconquellichemoltiplicanoiterminix 2 y 2 ,x 2 y 3 ,x 3 y 2 ex 3 y 3 .16
imporresonoesplicitamente: ⎧⎪ ⎨⎪ ⎩c 0 +c 1 x i +c 2 y i =1ymxejiFigura9:Elementofinitotriangolarea3nodi.ξmξi1m1miijjξjmi1jFigura10:Funzionibaselocaliperunelementofinitotriangolarea3nodi.3.3 <strong>Elementi</strong>finititriangolariQuandoildominiodiintegrazionepresentaunaformapoligonalecomplessapuòessereutilericorrereadelementifinitipiùflessibilicomequellidiformatriangolare.Siconsideril’elementofinitoa3nodii,jeminFigura9.Lafunzionebaseξi erelativaalnodoieristrettaall’elementoedeveassumerevaloreunitariosuienullosujedm. Essendotresolelecondizionidisponibiliperlasuadeterminazione,ξi eavràlaseguenteforma:ξi=c e 0 +c 1 x+c 2 y (66)valeadireunpolinomiolineareinxey. Taleespressionedescriveunpianonellospaziocheassumevaloreunitariosulnododiriferimentoenullosuglialtridue(Figura10).Determiniamoivalorideicoefficientic 0 ,c 1 ec 2 perlafunzionebaseξi e.Letrecondizionidac 0 +c 1 x j +c 2 y j =0c 0 +c 1 x m +c 2 y m =0(67)17