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通量范数方法用于具有非分离尺度和高对比度的有限维均匀化近似。 (英语) Zbl 1229.35009号

作者认为以散度形式书写的椭圆或矢量方程为
\[-\text{div}(a(x)\nablau(x))=f(x)\quad\text{或}\quad-\text{div{(C(x):\varepsilon(u))=b(x)\]
并位于(mathbb R^d),(d\geq 2)的有界光滑域(Omega)中。源项\(f)和\(b)分别属于\(L^2(\Omega)\)和\。齐次Dirichlet边界条件被施加在\(\partial\Omega\)上。在椭圆情况下,假设矩阵(a{ij})在(Omega)中对称且一致椭圆。在第二种情况下,假设四阶张量(C)是L^ infty(Omega)中具有(C_{ijkl})的一致椭圆。在向量方程中,(varepsilon)表示弹性的线性化变形张量。
本文的主要目的是建立这些问题解的有限维近似。构造这些近似的主要思想是将函数(k\in(L^2(Omega))^d)分解为(k=k_{text{pot}}+k_{\text{curl}}),其中(k_{text{potneneneep})(resp.(分别为(L_{\text{curl}}^2(\Omega)),\(L_{\text{pot}}^2(\Omega)\)(分别是\(L_{\text}curl}}^ 2(\欧米茄)\))是\(C_{0}^ infty(\Omega)中的f:f\的闭包(L^2(欧米茄))^d\)。然后,作者引入了(H_0^1(Omega))上的通量范数(a\text{-flux}}:=\ |(a\tabla\psi){\text{pot}}(L^2(Omeca))^d})。
对于本文的第一个主要结果,作者介绍了分辨率为\(h\)的\(\Omega\)的正则镶嵌\(\Omega_h\)和\(\Omega_h\)上的分段线性函数集\({\mathcal L}_0^h\)。考虑到({mathcal L}_0^h)中的每个分段线性节基元(varphi_k),他们引入了具有源项(Delta\varphi_k\)和空间(V_h:=\text{span}{Phi_k\})的椭圆标量方程的解(Phi_k)。第一个主要结果证明
\[\L^2(\Omega)}中的sup_{f\,\]
其中,\(C\)仅取决于\(\Omega\)和\(\O mega_h\)单纯形的纵横比。对于具有扰动参考空间(V_h^Q)的椭圆方程,其中(Q)是对称、一致椭圆且无发散的矩阵,以及向量方程,证明了类似的结果。证明这些误差估计的主要工具是通量范数的性质。然后,作者证明了涉及椭圆算子的新不等式。他们将先前的结果应用于非协调Galerkin近似,得到了Cordes条件的新版本。本文最后简要介绍了该方法在均匀化结果推导中的应用。

MSC公司:

35B27型 PDE背景下的均质化;周期结构介质中的偏微分方程
49J45型 涉及半连续性和收敛性的方法;放松
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
2005年第74季度 固体力学平衡问题中的均匀化
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
35J57型 二阶椭圆方程组的边值问题
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