×

断层/断裂力学鞍点问题的块预处理。 (英语) Zbl 1440.74473号

摘要:断层和断裂力学的有效模拟是几个应用中的关键问题,正吸引着科学界日益增长的兴趣。使用基于拉格朗日乘子的公式,由控制方程的有限元离散化得到的雅可比矩阵具有非对称广义鞍点结构。在这项工作中,我们提出了一组块预条件子来加速这类问题的Krylov方法的收敛。基于物理和代数方面的考虑,我们批判性地回顾了使用各种Schur补码近似的可能优点和困难。提出的方法在许多实际应用中进行了测试,表明了它们在大型和病态问题中的健壮性和效率。

MSC公司:

74S99型 固体力学中的数值方法和其他方法
65F08个 迭代方法的前置条件
74兰特 脆性断裂
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 齐恩基维茨,O.C。;Taylor,R.L.,《有限元方法:固体力学》,第2卷(2000年),巴特沃斯·海尼曼·Zbl 0991.74003号
[2] Bathe,K.-J.,《有限元程序》(2006),Klaus-Jurgen Bathe
[3] Ferronato,M。;贾纳,C。;Gambolia,G.,计算接触力学中的混合约束预处理,计算。方法应用。机械。工程,197,45,3922-3931(2008)·Zbl 1194.74522号
[4] Ferronato,M。;贾纳,C。;Pini,G.,《条件有限元地质力学问题的并行求解》,国际J·数值。分析。方法地质力学。,36, 4, 422-437 (2012)
[5] Khoei,A.R。;Lewis,R.W.,金属粉末成形大变形分析中的自适应有限元重网格,国际。J.数字。方法工程,45,7,801-820(1999)·Zbl 0941.74065号
[6] Onate,大肠杆菌。;Rojek,J.,地质力学问题动态分析的离散元和有限元方法组合,计算。方法应用。机械。工程,193,27,3087-3128(2004)·Zbl 1079.74646号
[7] Rutqvist,J。;Tsang,C.-F.,CO({}_2)注入的耦合流体力学效应,(Tsang、C.-F.;Apps,J.A.,《地下注入科学与技术》(2005),Elsevier),649-679
[8] Rutqvist,J。;Birkholzer,J。;卡帕,F。;Tsang,C.-F.,利用耦合流体流动和地质机械断层滑动分析估算CO地质封存期间的最大可持续注入压力,能源转化管理。,48, 6, 1798-1807 (2007)
[9] Ferronato,M。;甘博莱,G。;贾纳,C。;Teatini,P.,《气/油储层上方地面沉降预测中区域断层的数值模拟》,《国际数值杂志》。分析。方法地质力学。,32, 6, 633-657 (2008) ·Zbl 1273.74532号
[10] Rinaldi,A.P。;Rutqvist,J.,《KB-502 CO({}_2)注入井深层断裂带开口和瞬态地表隆起建模》,阿尔及利亚萨拉赫,国际温室气体控制杂志,12,155-167(2013)
[11] Benkhira,E.-H。;Essoufi,E.-H。;Fakhar,R.,关于电弹性中具有非局部摩擦的静态单边接触问题的惩罚方法的收敛性,欧洲J.Appl。数学。,27, 1, 1-22 (2016) ·Zbl 1387.74083号
[13] 伯曼,E。;Ern,A.,输运方程有限元近似中正性保持的非线性一致惩罚方法,Comput。方法应用。机械。工程,320,122-132(2017)·Zbl 1439.76053号
[14] Settgast,R.R。;傅,P。;南哥伦比亚特区沃尔什。;怀特,J.A。;安纳瓦拉普,C。;Ryerson,F.J.,《三维水力驱动裂缝大规模并行模拟的一种完全耦合方法》,《国际数值杂志》。分析。方法地质力学。,41, 5, 627-653 (2017)
[15] 北菊池。;Oden,J.T.,《弹性接触问题:变分不等式和有限元方法研究》(1988年),工业和应用数学学会:美国宾夕法尼亚州费城工业与应用数学学会·兹伯利0685.73002
[16] Simo,J.C.(西莫,J.C.)。;Hughes,T.J.R.,《计算非弹性》(1998),纽约斯普林格-弗拉格出版社·Zbl 0934.74003号
[17] Wathen,A.J.,预处理,数值学报。,24, 329-376 (2015) ·Zbl 1316.65039号
[18] Elman,H。;豪尔,V.E。;沙迪德,J。;沙特尔沃思,R。;Tuminaro,R.,基于近似交换子的块预条件,SIAM J.Sci。计算。,27, 5, 1651-1668 (2006) ·Zbl 1100.65042号
[19] Laursen,T.,《计算接触和冲击力学:非线性有限元分析中界面现象建模的基础》(2003),Springer-Verlag Berlin Heidelberg
[20] Wriggers,P.,《计算接触力学》(2006),施普林格-弗拉格-柏林-海德堡出版社·Zbl 1104.74002号
[21] Simo,J.C.(西莫,J.C.)。;Laursen,T.A.,涉及摩擦的接触问题的增广拉格朗日处理,计算。结构。,42, 1, 97-116 (1992) ·Zbl 0755.73085号
[23] 安纳瓦拉普,C。;Hautefeuille,M。;Dolbow,J.E.,嵌入式界面摩擦滑动的Nitsche稳定有限元方法。第一部分:单一接口,计算。方法应用。机械。工程,268,417-436(2014)·兹比尔1295.74096
[27] Benzi,M。;Golub,G.H。;Liesen,J.,鞍点问题的数值解,数值学报。,14, 1-137 (2005) ·Zbl 1115.65034号
[28] 海格,C。;Hüeber,S。;Wohlmuth,B.I.,基于求积公式的摩擦接触问题的稳定能量守恒方法,国际。J.数字。方法工程,73,2,205-225(2008)·Zbl 1166.74050号
[29] Franceschini,A.,《断层和断裂力学大规模模拟的数值模型》(2018),意大利帕多瓦大学(博士论文)
[32] Van der Vorst,H.A.,Bi-CGSTAB:用于非对称线性系统解的Bi-CG的一个快速且平滑收敛的变体,SIAM J.Sci。统计计算。,13, 2, 631-644 (1992) ·Zbl 0761.65023号
[33] 贾纳,C。;Ferronato,M。;萨托雷托,F。;Gambolia,G.,FSAIPACK:一个用于高性能因子稀疏近似逆预处理的软件包,ACM-Trans。数学。软件,41,2,10(2015)·Zbl 1369.65052号
[34] Bu,Y。;Carpentieri,B。;沈,Z。;Huang,T.,求解一般线性系统的混合递归多级不完全因子分解预条件,应用。数字。数学。,104, 141-157 (2016) ·兹比尔1336.65031
[35] Xi,Y。;Li,R。;Saad,Y.,《稀疏对称矩阵的低秩修正代数多层预条件器》,SIAM J.Matrix Anal。申请。,37, 235-259 (2016) ·Zbl 1376.65036号
[36] 徐,J。;Zikatanov,L.,代数多重格方法,数字学报。,26, 591-721 (2017) ·Zbl 1378.65182号
[37] 弗朗西斯科尼,A。;Paludetto Magri,V。;Ferronato,M。;Janna,C.,对称正定矩阵的稳健多级近似逆预条件,SIAM J.矩阵分析。申请。,39, 1, 123-147 (2018) ·Zbl 1383.65019号
[38] Aagaard,B.T。;Knepley,M.G。;Williams,C.A.,在准静态和动态地壳变形有限元模型中实现断层滑动的区域分解方法,J.Geophys。《固体地球研究》,118、6、3059-3079(2013)
[39] Jha,B。;Juanes,R.,《多相流和孔隙力学耦合:孔隙压力对断层滑动和地震触发影响的计算模型》,水利部。研究,53776-3808(2014)
[40] 卡斯特勒托,北。;怀特,J.A。;Ferronato,M.,三场混合有限元耦合孔隙力学的可缩放算法,J.Compute。物理。,327, 894-918 (2016) ·Zbl 1373.76312号
[41] 贾纳,C。;Ferronato,M。;Gambolia,G.,超节点在因子稀疏近似逆预处理中的应用,SIAM J.Sci。计算。,37、1、C72-C94(2015)·Zbl 1327.65062号
[42] 西尔维斯特,D。;Elman,H。;凯·D·。;Wathen,A.,不可压缩流线性化Navier-Stokes方程的有效预处理,J.Compute。申请。数学。,128, 1-2, 261-279 (2001) ·Zbl 0983.76051号
[43] Kolotilina,L.Y。;Yeremin,A.Y.,因子化稀疏近似逆预处理I.理论,SIAM J.矩阵分析。申请。,14, 1, 45-58 (1993) ·兹比尔0767.65037
[44] Huckle,T.,矩阵逆和预处理的近似稀疏模式,应用。数字。数学。,30, 2-3, 291-303 (1999) ·Zbl 0927.65045号
[45] Chow,E.,《并行稀疏近似逆预处理器的先验稀疏模式》,SIAM J.Sci。计算。,21, 5, 1804-1822 (2000) ·Zbl 0957.65023号
[46] Huckle,T.,预处理的分解稀疏近似逆,J.超级计算机。,25, 2, 109-117 (2003) ·Zbl 1027.65056号
[47] 贾纳,C。;Ferronato,M.,块FSAI预处理的自适应模式研究,SIAM J.Sci。计算。,33, 6, 3357-3380 (2011) ·Zbl 1273.65045号
[48] 范·克,P。;布雷齐纳,M。;Tezaur,R.,非结构化网格上线性弹性的双网格方法,SIAM J.Sci。计算。,21, 3, 900-923 (1999) ·Zbl 0952.65099号
[49] HSL,用于大规模科学计算的Fortran代码集合。http://www.hsl.rl.ac.uk; HSL,用于大规模科学计算的Fortran代码集合。http://www.hsl.rl.ac.uk
[50] 林,C。;Moré,C.C.,记忆有限的不完全cholesky因子分解,SIAM J.Sci。计算。,21, 1, 24-45 (1999) ·Zbl 0941.65033号
[51] Si,H.,TetGen,基于Delaunay的优质四面体网格生成器,ACM Trans。数学。软件,41,2,11:1-11:36(2015)·Zbl 1369.65157号
[52] 申克,O。;Gärtner,K.,Pardiso,(Padua,D.,并行计算百科全书(2011),Springer US:Springer US Boston,MA),1458-1464·Zbl 1231.68001号
[53] 施,X。;薛,Y。;Ye,S。;吴杰。;Zhang,Y。;Jun,Y.,中国苏西昌地区地下水开采引起的地面沉降特征,环境。地质。,52, 27-40 (2007)
[54] 王,G。;你,G。;Shi,B。;Yu,J。;李,H。;Zong,K.,中国江苏省地下水开采引发的地裂缝和地质结构耦合,环境。地质。,57, 1047-1054 (2009)
[55] 弗朗西斯科尼,A。;蒂蒂尼,P。;贾纳,C。;Ferronato,M。;甘博莱,G。;Ye,S。;Carreon-Freyre,D.,《地下水开采引起的地面破裂建模:在中国和墨西哥测试案例中的应用》,(国际水文科学协会学报,第362卷(2015)),63-68
[56] 蒂蒂尼,P。;卡斯特勒托,北。;Ferronato,M。;甘博莱,G。;贾纳,C。;开罗,E。;Marzorati,D。;科伦坡,D。;费雷蒂,A。;Bagliani,A。;Bottazi,F.,《枯竭储层季节性储气的地质力学响应:意大利波河盆地的案例研究》,J.Geophys。《地球表面研究》,116,F002(2011)
[57] Jha,B。;波塔齐,F。;Wojcik,R。;科西亚,M。;Bechor,N。;McLaughlin,D。;海岭,T。;B.H.Hager。;Mantica,S。;Juanes,R.,《利用流量和大地测量数据联合反演的地下储气场储层特征》,Int.J.Numer。分析。方法地质力学。,39, 14, 1619-1638 (2015)
[58] 福克,P。;洗涤,B。;范莱扬(F.van Leijen)。;Hanssen,R。;Nieuwland,D.,使用PS-InSAR和Geomech将集合平滑器与多重数据同化应用于Bergermer气田。能源环境。,5, 16-28 (2016)
[59] Zoccarator,C。;巴奥,D。;Ferronato,M。;甘博莱,G。;Alzraiee,A。;Teatini,P.,《改善储气库地质力学参数的地表位移数据同化》,J.Geophys。《固体地球研究》,1211441-1461(2016)
[60] Priolo,E。;罗曼内利,M。;Plasencia Linares,M。;Garbin,M。;佩鲁扎,L。;罗曼诺,M。;马洛塔,P。;Bernardi,P。;莫拉托,L。;祖利安尼,D。;Fabris,P.,地下天然气储存设施的地震监测:Colloto地震台网,Seismol。Res.Lett.公司。,86, 1, 109-123 (2015)
[61] 盖特,B。;Ugalde,A。;Villaseño,A。;Blanc,E.,《改善巴伦西亚湾(西班牙)地下储气库诱发地震的位置》,Phys。地球行星。埋。,254, 46-59 (2016)
[62] 舒尔茨,R。;王,R。;顾毅。;豪格,K。;Atkinson,G.,《阿尔伯塔省福克斯溪附近Duvernay区块诱发地震的地震学概述》,J.Geophys。《固体地球研究》,122,492-505(2017)
[63] van Wees,J。;奥辛加,S。;van Thienen-Visser1,K。;Fokker,P.,《储层蠕变和诱发地震:从地球物理格罗宁根气田天然气枯竭的地质力学模型推断》。《国际期刊》,2121487-1497(2018)
[64] Zoccarator,C。;巴奥,D。;波塔齐,F。;Ferronato,M。;甘博莱,G。;Mantica,S。;Teatini,P.,《关于非均质性假设在储层地质力学性质表征中的重要性》,Geophys。《国际期刊》,207,47-58(2016)
[65] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》(2003),工业和应用数学学会:美国宾夕法尼亚州费城·Zbl 1002.65042号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。