如何使用 matplotlib 绘制 2d FEM 结果?

matplotlibpythondata visualization

有限元法 (FEM) 用于各种任务,例如对不同类型的材料进行建模、测试复杂的几何形状、可视化作用于设计小区域的局部效应。它基本上将一个大的空间域分解成称为"有限元"的简单部分。然后将对这些有限元进行建模的简单方程收集到一个更大的方程组中,以对整个域进行建模。

要使用 matplotlib 绘制 2d FEM 结果,我们可以采取以下步骤 −

  • 设置图形大小并调整子图之间和周围的填充。
  • 使用 numpy 创建节点、元素和节点值数据点。
  • 转置节点的数据点。
  • 使用 tricontourf() 创建 3D 填充轮廓图。
  • 要显示图形,请使用 show() 方法。

示例

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.00, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

nodes = np.array([
   [0.0, 0.0],
   [1.0, 0.0],
   [2.0, 0.5],
   [0.0, 1.0],
   [1.0, 1.0],
   [1.7, 1.3],
   [1.0, 1.7]])

elements = np.array([
   [1, 2, 5],
   [5, 4, 1],
   [2, 3, 6],
   [6, 5, 2],
   [4, 5, 7],
   [5, 6, 7]])

values = [1, 2, 1, 2, 7, 4, 5]

x, y = nodes.T

plt.tricontourf(x, y, elements - 1, values, 12, cmap='copper')

plt.show()

输出

它将产生以下输出


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