Теперь вычислим вектор нагрузки для двумерного случая. Вектор нагрузки связан с интегралом произведения функции источника на пробную функцию. Рассмотрим интеграл для одного треугольника с вершинами (xi,yi),(xi+1,yi+1),(xi+2,yi+2)
∫△f(x,y)⋅υdS.
(6.43)
Пробная функция на треугольнике имеет вид υ(i)(i+2)(x,y)=qi⋅ϕi(x,y)+qi+1⋅ϕi+1(x,y)+qi+2⋅ϕi+2(x,y). Для вычисления интеграла необходимо интерполировать функцию источника f(x,y) на треугольнике △ линейной функцией. Представим f(x,y) в виде f(x,y)=e1+e2⋅x+e3⋅y. Коэффициенты e1,e2,e3 определяются из условий интерполяции в узлах
Поскольку функции <<крышки>> ϕn равны единице в своём узле и нулю в остальных, линейный интерполянт функции источника, выраженный через них, принимает вид
где fi,fi+1,fi+2 — значения функции источника в вершинах треугольника.
Подставим интерполированную функцию источника и пробную функцию в (6.43∫△f(x,y)⋅υdS.). Примем во внимание (6.27⎩⎨⎧ϕi(x,y)=ai+bi⋅x+ci⋅yϕi+1(x,y)=ai+1+bi+1⋅x+ci+1⋅yϕi+2(x,y)=ai+2+bi+2⋅x+ci+2⋅y) из раздела о функциях <<крышек>>
где индексы m и n пробегают вершины треугольника {i,i+1,i+2}.
Воспользуемся соотношениями (6.28∫△ϕm⋅ϕndS=⎩⎨⎧6S△,12S△,m=nm=n) для интегралов произведений функций <<крышек>>, выведенными при вычислении матрицы демпфирования, где S△ — площадь треугольника, которая вычисляется по формуле (6.10S△=2∣d∣,). После приведения подобных получаем
Заметим, что полученный вектор нагрузки совпадает с произведением локальной матрицы демпфирования (6.30C△=c(i)(i)c(i+1)(i)c(i+2)(i)c(i)(i+1)c(i+1)(i+1)c(i+2)(i+1)c(i)(i+2)c(i+1)(i+2)c(i+2)(i+2)=12S△211121112.) на вектор узловых значений источника, то есть R△=C△⋅f.
Глобальный вектор нагрузки R получается путём суммирования вкладов от всех треугольных элементов сетки методом сборки: элементы локальных векторов добавляются к соответствующим элементам глобального вектора согласно глобальной нумерации узлов. Размерность глобального вектора нагрузки равна N, где N — общее количество узлов сетки. Важно отметить, что для внутренних узлов происходит суммирование вкладов от всех смежных треугольных элементов, содержащих данный узел. Для граничных узлов вектор нагрузки определяется граничными условиями задачи.