A

A Selection of Benchmark Problems in Solid Mechanics and Applied Mathematics

Archives of Computational Methods in Engineering, vol. 28, pp. 713–751

Abstract

Abstract In this contribution we provide benchmark problems in the field of computational solid mechanics. In detail, we address classical fields as elasticity, incompressibility, material interfaces, thin structures and plasticity at finite deformations. For this we describe explicit setups of the benchmarks and introduce the numerical schemes. For the computations the various participating groups use different (mixed) Galerkin finite element and isogeometric analysis formulations. Some programming codes are available open-source. The output is measured in terms of carefully designed quantities of interest that allow for a comparison of other models, discretizations, and implementations. Furthermore, computational robustness is shown in terms of mesh refinement studies. This paper presents benchmarks, which were developed within the Priority Programme of the German Research Foundation ‘SPP 1748 Reliable Simulation Techniques in Solid Mechanics—Development of Non-Standard Discretisation Methods, Mechanical and Mathematical Analysis’.

Authors 25

  1. Jörg Schröder corresponding

    University of Duisburg-Essen

    Affiliation as printed

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstr. 15, 45141, Essen, Germany

  2. Thomas Wick corresponding

    Leibniz University Hannover

    Affiliation as printed

    Institut für Angewandte Mathematik, Leibniz Universität Hannover, Hanover, Germany

    Institut für Angewandte Mathematik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, 30167, Hanover, Germany

  3. RWTH Aachen University

    Affiliation as printed

    Institut für Angewandte Mechanik, Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH Aachen University, Aachen, Germany

    Institut für Angewandte Mechanik, Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH Aachen University, Mies-van-der-Rohe-Str. 1, 52074, Aachen, Germany

  4. Peter Wriggers corresponding

    Leibniz University Hannover

    Affiliation as printed

    Institut für Kontinuumsmechanik, Fakultät für Maschinenbau, Leibniz Universität Hannover, Hanover, Germany

    Institut für Kontinuumsmechanik, Fakultät für Maschinenbau, Leibniz Universität Hannover, Appelstr. 11, 30169, Hanover, Germany

  5. Ralf Müller corresponding

    University of Kaiserslautern

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Technische Mechanik, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern, Germany

    Lehrstuhl für Technische Mechanik, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Technische Universität Kaiserslautern, Gottlieb-Daimler-Str., 67663, Kaiserslautern, Germany

  6. Stefan Kollmannsberger corresponding

    Technical University of Munich

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Munich, Germany

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80333, Munich, Germany

  7. Markus Kästner corresponding

    Technische Universität Dresden

    Affiliation as printed

    Institut für Festkörpermechanik, Fakultät Maschinenwesen, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany

    Institut für Festkörpermechanik, Fakultät Maschinenwesen, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 3c, 01069, Dresden, Germany

  8. Alexander Schwarz corresponding

    University of Duisburg-Essen

    Affiliation as printed

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstr. 15, 45141, Essen, Germany

  9. Maximilian Igelbüscher corresponding

    University of Duisburg-Essen

    Affiliation as printed

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstr. 15, 45141, Essen, Germany

  10. Nils Viebahn corresponding

    University of Duisburg-Essen

    Affiliation as printed

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany

    Abteilung Bauwissenschaften, Institut für Mechanik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstr. 15, 45141, Essen, Germany

  11. RWTH Aachen University

    Affiliation as printed

    Institut für Angewandte Mechanik, Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH Aachen University, Aachen, Germany

    Institut für Angewandte Mechanik, Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH Aachen University, Mies-van-der-Rohe-Str. 1, 52074, Aachen, Germany

  12. Stephan Wulfinghoff corresponding

    Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

    Affiliation as printed

    Institut für Materialwissenschaft, Technische Fakultät, Kiel University, Kiel, Germany

    Institut für Materialwissenschaft, Technische Fakultät, Kiel University, Kaiser Str., 24143, Kiel, Germany

  13. Katrin Mang corresponding

    Leibniz University Hannover

    Affiliation as printed

    Institut für Angewandte Mathematik, Leibniz Universität Hannover, Hanover, Germany

    Institut für Angewandte Mathematik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, 30167, Hanover, Germany

  14. E. Rank corresponding

    Technical University of Munich

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Munich, Germany

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80333, Munich, Germany

  15. Tino Bog corresponding

    Technical University of Munich

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Munich, Germany

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80333, Munich, Germany

  16. Davide D’Angella corresponding

    Technical University of Munich

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Munich, Germany

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80333, Munich, Germany

  17. M. Elhaddad corresponding

    Technical University of Munich

    Affiliation as printed

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Munich, Germany

    Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation, Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80333, Munich, Germany

  18. Paul Hennig corresponding

    Technische Universität Dresden

    Affiliation as printed

    Institut für Festkörpermechanik, Fakultät Maschinenwesen, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany

    Institut für Festkörpermechanik, Fakultät Maschinenwesen, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 3c, 01069, Dresden, Germany

  19. Alexander Düster corresponding

    Hamburg University of Technology

    Affiliation as printed

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Hamburg, Germany

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Am Schwarzenberg-Campus 4 (C), 21073, Hamburg, Germany

  20. Wadhah Garhuom corresponding

    Hamburg University of Technology

    Affiliation as printed

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Hamburg, Germany

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Am Schwarzenberg-Campus 4 (C), 21073, Hamburg, Germany

  21. Simeon Hubrich corresponding

    Hamburg University of Technology

    Affiliation as printed

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Hamburg, Germany

    Numerische Strukturanalyse mit Anwendungen in der Schiffstechnik (M-10), Institut für Konstruktion und Festigkeit von Schiffen, Technische Universität Hamburg, Am Schwarzenberg-Campus 4 (C), 21073, Hamburg, Germany

  22. Mirjam Walloth corresponding

    Technische Universität Darmstadt

    Affiliation as printed

    Fachbereich Mathematik, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany

    Fachbereich Mathematik, Technische Universität Darmstadt, Dolivo-Str. 15, 64293, Darmstadt, Germany

  23. Winnifried Wollner corresponding

    Technische Universität Darmstadt

    Affiliation as printed

    Fachbereich Mathematik, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany

    Fachbereich Mathematik, Technische Universität Darmstadt, Dolivo-Str. 15, 64293, Darmstadt, Germany

  24. Charlotte Kuhn corresponding

    University of Stuttgart

    Affiliation as printed

    Fakultät 7: Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany

    Fakultät 7: Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569, Stuttgart, Germany

  25. Timo Heister corresponding

    Clemson University

    Affiliation as printed

    Mathematical and Statistical Sciences, O-110 Martin Hall, Clemson University, Clemson, USA

    Mathematical and Statistical Sciences, O-110 Martin Hall, Clemson University, Clemson, SC, 29634-0975, USA

Cited by 81 stored of 81

No patents citing this paper on Lens.org (checked 2026-10-06).

References 59