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用于弹塑性问题的TFETI区域分解求解器。 (英语) Zbl 1410.74061号

总结:我们基于所谓的TFETI(总有限元撕裂和互连)区域分解方法,提出了一种高效并行实现硬化弹塑性问题的算法。我们考虑了一个相关的弹塑性模型,该模型具有冯·米塞斯塑性准则和线性各向同性硬化定律。该模型在时间上采用隐式欧拉法离散,在空间上采用有限元法求解一次步弹塑性问题。后者导致一个具有强半光滑和强单调算子的非线性方程组。采用半光滑牛顿法求解该非线性系统。使用上述TFETI区域分解方法并行解决牛顿迭代中出现的相应线性化问题。所提出的基于TFETI的算法在Matlab并行环境中实现,并在三维弹塑性基准上说明了其性能。给出并讨论了不同时间离散化和网格级别的数值结果,并观察到半光滑牛顿方法的局部二次收敛性。

MSC公司:

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65号55 多重网格方法;含偏微分方程边值问题的区域分解
74C05型 小应变率相关塑性理论(包括刚塑性和弹塑性材料)
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参考文献:

[1] Alberty,J。;卡斯滕森,C。;Funken,S.A。;Klose,R.,弹性力学有限元方法的Matlab实现,计算,69,3,239-263,(2002)·Zbl 1239.74092号
[2] Alberty,J。;卡斯滕森,C。;Zarrabi,D.,硬化原始弹塑性自适应数值分析,计算。方法应用。机械。工程,171,3-4,175-204,(1999)·Zbl 0956.74049号
[3] 阿尔伯蒂,J。;Carstensen,C.,《弹塑性中的间断Galerkin时间离散:动机、数值算法和应用》,计算。方法应用。机械。工程,191,43,4949-4968,(2002)·Zbl 1018.74040号
[4] Badea,L。;Gilormini,P.,区域分解法在弹塑性问题中的应用,国际固体结构杂志。,31, 5, 643-656, (1994) ·Zbl 0794.73076号
[5] 本兹,M。;Golub,G.H。;Liesen,J.,鞍点问题的数值解,《数值学报》(2005),剑桥大学出版社,第1-137页·Zbl 1115.65034号
[6] Blaheta,R.,弹塑性数值方法,Documenta Geonica 1998,(1999),PERES出版社,布拉格
[7] 卡斯滕森,C。;布罗凯特,M。;Valdman,J.,多面弹塑性中的准静态边值问题。一: 分析、数学。方法应用。科学。,1697-1710年11月14日(2004年)·Zbl 1074.74013号
[8] 卡斯滕森,C。;布罗凯特,M。;Valdman,J.,多面弹塑性中的准静态边值问题。二: 数值解,数学。方法应用。科学。,8, 28, 881-901, (2005) ·Zbl 1112.74007号
[9] 布罗凯特,M。;Sprekels,J.,滞后和相变,(1996),Springer·Zbl 0951.74002号
[10] 布尔佐博哈特(Brzobhat),T。;多斯塔尔,Z。;Kovář,P。;Kozubek,T。;Markopoulos,A.,带固定节点的Cholesky分解,以稳定评估浮式结构物刚度矩阵的广义逆,国际期刊Numer。方法工程,88,5493-509,(2011)·Zbl 1242.74235号
[11] 卡斯滕森,C。;Klose,R.,《Matlab,J.Numer 100行弹塑性有限元分析》。数学。,10, 3, 157-192, (2002) ·Zbl 1099.74544号
[12] M.C.ermák,J.Haslinger,S.Sysala,《接触理想塑性问题的数值解:第二部分-数值实现》,收录于:E.Onate,D.R.J.Owen,D.Peric,B.Suarez(编辑),《第十二届计算塑性基本原理与应用国际会议论文集》,西班牙巴塞罗那,2013年,第999-1009页。
[13] M.C.ermák,T.Kozubek,A.Markopoulos,《基于FETI的力学弹塑性问题高效求解器》,载于:《计算塑性XI-基本原理与应用》,COMPLAS XI,2011年,第1330-1341页。
[14] Dohrmann,C.R.,基于约束能量最小化的子结构预条件,SIAM J.Sci。计算。,25, 246-258, (2003) ·Zbl 1038.65039号
[15] Dostál,Z.,最优二次规划算法,及其在变分不等式中的应用,SOIA,第23卷,(2009),Springer US·兹比尔1401.90013
[16] 多斯塔尔,Z。;霍拉克,D。;Kučera,R.,Total FETI-椭圆PDE数值解的FETI方法的一种更容易实现的变体,Commun。数字。方法工程,22,12,1155-1162,(2006)·Zbl 1107.65104号
[17] 多斯塔尔,Z。;Kozubek,T。;Markopoulos,A。;布尔佐博哈特(Brzobhat),T。;冯德拉克,V。;Horyl,P.,理论上支持用于解决多体3D摩擦接触问题的可缩放TFETI算法,Compute。方法应用。机械。工程,205,110-120,(2012)·Zbl 1239.74064号
[18] 多斯塔尔,Z。;Kozubek,T。;冯德拉克,V。;布尔佐博哈特(Brzobhat),T。;Markopoulos,A.,解决弹性多体接触问题的可缩放TFETI算法,国际期刊Numer。方法工程,821384-1405,(2010)·Zbl 1188.74054号
[19] Farhat,C。;Roux,F.-X.,《有限元撕裂和互连方法及其并行求解算法》,国际J·数值。方法工程,32,1205-1227,(1991)·Zbl 0758.65075号
[20] Farhat,C。;Roux,F.-X.,大型有限元系统高效并行解的非常规区域分解方法,SIAM J.Sci。统计计算。,13, 379-396, (1992) ·Zbl 0746.65086号
[21] Farhat,C。;曼德尔,J。;Roux,F.-X.,FETI区域分解方法的最佳收敛性,计算。方法应用。机械。工程,115,365-385,(1994)
[22] Farhat,C。;Lesoinne,M。;LeTallec,P。;Pierson,K。;Rixen,D.,FETI-DP:一种双进位统一FETI方法,第i部分:二级FETI法的更快替代方法,国际期刊Numer。方法工程,50,1523-1544,(2001)·Zbl 1008.74076号
[23] Farhat,C。;Lesoinne,M。;Pierson,K.,一种可扩展的双精度区域分解方法,Numer。线性代数应用。,7, 687-714, (2000) ·Zbl 1051.65119号
[24] 弗拉加基斯,Y。;Papadrakakis,M.,《结构力学高性能区域分解方法的镶嵌:原始和对偶方法的公式化、相互关系和数值效率》,计算。方法应用。机械。工程,192,3799-3830,(2003)·Zbl 1054.74069号
[25] 富西克,S。;Kufner,A.,非线性微分方程,(1980),Elsevier·Zbl 0647.35001号
[26] Gruber,P。;Kienesberger,J。;兰格,美国。;Schöeberl,J。;Valdman,J.,《弹塑性中的快速求解器和后验误差估计》,(Langer,Ulrich;等,《数值和符号科学计算》,进展与展望,符号计算文本与专著,(2012),Springer),45-63·兹伯利06082197
[27] Gruber,P。;Valdman,J.,《用倾斜牛顿法求解弹塑性一次性问题》,SIAM J.Sci。计算。,31, 1558-1580, (2009) ·Zbl 1186.74025号
[28] Han,W。;Reddy,B.D.,《塑性:数学理论和数值分析》,(1999),施普林格出版社·Zbl 0926.74001号
[29] Hofinger,A。;Valdman,J.,双屈服弹塑性最小化问题的数值解,计算,81,1,35-52,(2007)·Zbl 1177.74167号
[30] Johnson,C.,塑性问题的存在性定理,数学杂志。Pures应用。,55, 431-444, (1976) ·Zbl 0351.73049号
[31] Johnson,C.,《关于硬化的塑性》,J.Math。分析。申请。,62, 325-336, (1978) ·Zbl 0373.73049号
[32] Justino,M.R。;帕克,K.C。;Felippa,C.A.,《用于并行结构分析的代数分区FETI方法:实现和数值性能评估》,国际期刊Numer。方法工程,40,2739-2758,(1997)·Zbl 0888.73061号
[33] J.Kienesberger,U.Langer,J.Valdman,《关于增量塑性问题的稳健多网格预处理求解器》,载于:《IMET 2004程序集-迭代方法、预处理和数值PDE》,布拉格。
[34] Klawonn,A。;Rheinbach,O.,使用基变换的三维线性弹性对偶原始FETI方法的并行实现,SIAM J.Sci。计算。,28, 1886-1906, (2006) ·Zbl 1124.74049号
[35] Klawonn,A。;Rheinbach,O.,《生物力学应用的高度可扩展并行区域分解方法》,Z.Angew。数学。机械。,90, 1, 5-32, (2010) ·Zbl 1355.65169号
[36] Klawonn,A。;Widlund,O.B.,FETI和Neumann-Numann迭代子结构方法:连接和新结果,Commun。纯应用程序。数学。,54, 57-90, (2001) ·Zbl 1023.65120号
[37] A.Klawonn,O.B.Widlund,《三维不连续系数椭圆问题的对偶和双进位FETI方法》,in:区域分解方法,第12届区域分解方法国际会议论文集,日本千叶,1999年10月,(DDM.org,德国奥格斯堡,2001)。
[38] 科尔涅夫,V.G。;Langer,U.,塑性流动理论问题的近似解,(1984),Teubner-Verlag Leipzig,第69卷·兹比尔0574.73047
[39] T.Kozubek、A.Markopoulos、T.Brzobhat、R.Kučera、V.Vondrák、Z.Dostál、MatSol-工程问题的MATLAB高效求解器<http://matsol.vsb.cz/>.
[40] Kozubek,T。;冯德拉克,V。;曼西克,M。;霍拉克,D。;多斯塔尔,Z。;哈普拉,V。;Kabelíková,P。;C ermák,M.,《总体FETI区域分解方法及其大规模并行实现》,高级工程软件。,60-61, 14-22, (2013)
[41] P.Krejí,双曲方程中的滞后、凸性和耗散,GAKUTO Int.Ser。数学。科学。申请。8, 1996. ·Zbl 1187.35003号
[42] 库切拉,R。;Kozubek,T。;Markopoulos,A.,关于求解二乘二块线性系统中的大规模广义逆,线性代数应用。,438, 7, 3011-3029, (2013) ·Zbl 1264.65061号
[43] Mandel,J.,平衡域分解,Commun。数字。方法工程,9,233-241,(1993)·Zbl 0796.65126号
[44] 曼德尔,J。;Dohrmann,C.R.,通过约束和能量最小化平衡区域分解的收敛性,数值。线性代数应用。,10, 639-659, (2003) ·Zbl 1071.65558号
[45] 曼德尔,J。;Tezaur,R.,带拉格朗日乘子的子结构方法的收敛性,数值。数学。,73, 473-487, (1996) ·Zbl 0880.65087号
[46] Matthies,H.,《热塑性存在定理》,J.Mec。,18, 4, 695-712, (1979) ·Zbl 0416.73091号
[47] Matthies,H.,热塑性有限元近似,数字。功能。分析。最佳。,1, 2, 145-160, (1979) ·Zbl 0439.73071号
[48] Mifflin,R.,约束优化中的半光滑性和半凸函数,SIAM J.控制优化。,15, 957-972, (1977) ·Zbl 0376.90081号
[49] MUMPS网页<http://graal.ens-lyon.fr/MUMPS/>.
[50] 奈恰斯,J。;拉瓦切克,I.,《弹性和弹塑性体的数学理论》。导言(1981),爱思唯尔·Zbl 0448.73009号
[51] 帕克,K.C。;贾斯蒂诺,M.R。;Felippa,C.A.,《用于并行结构分析的代数分区FETI方法:算法描述》,《国际数值杂志》。方法工程,40,2717-2737,(1997)·Zbl 0889.73068号
[52] 齐,L。;Sun,J.,牛顿方法的非光滑版本,数学。程序。,58, 353-367, (1993) ·Zbl 0780.90090号
[53] Rixen,D.J。;Farhat,C.,一类基于子结构的预条件子对异质结构力学问题的简单有效扩展,国际J·数值。方法工程,44,489-516,(1999)·Zbl 0940.74067号
[54] Roux,F-X.,界面算符的谱分析,(Keyes,D.E.;等,第五届偏微分方程区域分解方法国际研讨会论文集,(1992),费城SIAM),73-90·Zbl 0770.65091号
[55] 鲁克斯,F.-X。;Farhat,C.,2级FETI方法中粗网格求解器直接求解策略的并行实现,Contemp。数学。,218, 158-173, (1998) ·Zbl 0960.74068号
[56] 绍特,M。;Wieners,C.,关于计算弹塑性中的超线性收敛性,计算。方法应用。机械。工程,200,3646-3658,(2011)·Zbl 1239.74014号
[57] Simo,J.C。;Hughes,T.J.R.,《计算无弹性》,《跨学科应用数学》,第7卷,(1998年),斯普林格-Verlag·Zbl 0934.74003号
[58] de Souza Neto,E.A。;佩里奇,D。;Owen,D.R.J.,《塑性计算方法:理论与应用》,(2008),威利
[59] Stein,E.,固体力学中的误差控制自适应有限元,(2003),Wiley
[60] Sysala,S.,修正的半光滑牛顿法在一些弹塑性问题中的应用,数学。计算。模拟。,82, 2004-2021, (2012) ·Zbl 1252.74059号
[61] Sysala,S.,本构时间离散弹塑性算子的性质和简化,Z.Angew。数学。机械。,2013年1月23日
[62] 托塞利,A。;Widlund,O.B.,《区域分解方法-算法和理论》(2005),施普林格出版社·Zbl 1069.65138号
[63] Wieners,C.,并行有限元的几何数据结构及其在块平滑多重网格方法中的应用,计算。目视检查。科学。,13, 4, 161-175, (2010) ·Zbl 1216.65164号
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