We present a novel method to perform numerical integration over curved polyhedra enclosed by high-order parametric surfaces. Such a polyhedron is first decomposed into a set of triangular and/or rectangular pyramids, whose certain faces correspond to the given parametric surfaces. Each pyramid serves as an integration cell with a geometric mapping from a standard parent domain (e.g., a unit cube), where the tensor-product Gauss quadrature is adopted. As no constraint is imposed on the decomposition, certain resulting pyramids may intersect with themselves, and thus their geometric mappings may present negative Jacobian values. We call such cells the folded cells and refer to the corresponding decomposition as a folded decomposition. We show that folded cells do not cause any issues in practice as they are only used to numerically compute certain integrals of interest. The same idea can be applied to planar curved polygons as well. We demonstrate both theoretically and numerically that folded cells can retain the same accuracy as the cells with strictly positive Jacobians. On the other hand, folded cells allow for a much easier and much more flexible decomposition for general curved polyhedra, on which one can robustly compute integrals. In the end, we show that folded cells can flexibly and robustly accommodate real-world complex geometries by presenting several examples in the context of immersed isogeometric analysis, where involved sharp features can be well respected in generating integration cells.


翻译:我们提出了一个在高阶参数表面封闭的曲线多面体上进行数字整合的新方法。 这种多面体首先分解成一组三角和(或)长方形金字塔, 其某些面孔与给定的参数表面相对。 每个金字塔都是一个集成的单元, 从标准的母体域( 例如单位立方) 进行几何映射, 即采用抗拉产品高高四面形。 由于不对分解设置任何限制, 某些由此形成的金字塔可能相互交叉, 因此它们的几何映射可能呈现负的雅各色值。 我们将这些细胞称为折叠的细胞, 并将相应的分解形作为折叠的分解形体。 我们显示, 折叠的细胞实际上不会引起任何问题, 因为它们只是用数字来计算某些利益的组成部分。 同一想法也可以适用于平面曲线的多面形形形形形体。 我们从理论上和数字角度都表明, 折叠的细胞可以保持与严格正向的雅各布的细胞相同的精确性值。 在另一手上, 折叠成一个更容易的底部,, 显示一个整体的细胞会显示一个更坚硬的曲线, 。

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