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弹性波动方程的带θ格式的强化混合Galerkin方法。 (英语) Zbl 07813439号

小结:在本文中,我们提出了应用一种丰富的Galerkin(EG)方法来求解“位移-伪压力”混合形式的弹性波动方程,该混合形式以无锁定著称。与连续Galerkin(CG)方法和非连续Galergin(DG)方法不同,EG方法是基于DG方法的弱形式,而富集空间将连续分段线性向量值函数空间与一些非连续分段线性函数结合在一起。具体地说,我们使用丰富的空间来离散位移,而伪压力则使用(P_0)元素空间来离散。因此,与DG方法相比,EG方法显著减少了自由度。此外,我们还采用了一种更为通用的时间离散化(θ)格式,它作为(frac{1}{4}\leq\theta\leq1)的隐式格式和(0leq\tea<frac{1'{4})的显式格式。我们建立了半离散和全离散格式的误差估计。通过数值算例验证了该方法的准确性,不仅证实了理论分析,而且对弹性波传播进行了模拟。

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65-XX岁 数值分析
74-XX岁 可变形固体力学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Marfurt,K.J.,标量波和弹性波方程的有限差分和有限元建模精度,地球物理学,49,5,533-549(1984)
[2] Wu,S.R.,用Galerkin方法和中心差分法对线性弹性动力学显式有限元进行先验误差估计,计算。方法应用。机械。工程,192,51-52,5329-5353(2003)·Zbl 1054.74062号
[3] Arnold,D.N。;道格拉斯,J。;Gupta,C.P.,平面弹性的一类高阶混合有限元方法,数值。数学。,45, 1-22 (1984) ·Zbl 0558.73066号
[4] Morley,M.E.,线性弹性混合有限元族,数值。数学。,55, 633-666 (1989) ·兹伯利0671.73054
[5] Arnold,D.N。;Winther,R.,弹性混合有限元,数值。数学。,92, 401-419 (2002) ·兹比尔1090.74051
[6] 阿诺德博士。;福尔克,R。;Winther,R.,弱对称线性弹性的混合有限元方法,数学。计算。,76, 260, 1699-1723 (2007) ·Zbl 1118.74046号
[7] Bécache,E。;Joly,P。;Tsogka,C.,线性弹性动力学问题的混合有限元新族,SIAM J.Numer。分析。,39, 6, 2109-2132 (2002) ·Zbl 1032.74049号
[8] Boulaajine,L.公司。;法鲁尔,M。;Paquet,L.,《多边形区域弹性动力学问题的对偶混合有限元方法的先验误差估计》,I,J.Compute。申请。数学。,231, 1, 447-472 (2009) ·Zbl 1166.74032号
[9] Arnold,D.N。;Lee,J.J.,弱对称弹性动力学的混合方法,SIAM J.Numer。分析。,52, 6, 2743-2769 (2014) ·Zbl 1309.74033号
[10] 加西亚,C。;Gatica,G.N。;Meddahi,S.,《弱对称弹性动力学的一种新的混合有限元方法》,J.Sci。计算。,72, 1049-1079 (2017) ·Zbl 1457.65106号
[11] Antonietti,P.F。;Mazzieri,I。;Quarteroni,A.,弹性动力学方程的非协调高阶近似,计算。方法应用。机械。工程,209212-238(2012)·Zbl 1243.74010号
[12] 里维埃尔,B。;肖,S。;Wheeler,M.F.,线性弹性和准静态线性粘弹性的间断Galerkin有限元方法,数值。数学。,95, 347-376 (2003) ·Zbl 1253.74114号
[13] Antonietti,P.F。;Mazzieri,I.,多边形和多面体网格上弹性动力学方程的高阶间断Galerkin方法,计算。方法应用。机械。工程,342,414-437(2018)·Zbl 1440.65129号
[14] 王,C。;Wang,J。;Wang,R.,原公式中弹性问题的无锁定弱Galerkin有限元方法,J.Compute。申请。数学。,307, 346-366 (2016) ·Zbl 1338.74104号
[15] Yi,S.Y.,线性弹性的最低阶弱Galerkin方法,J.Compute。申请。数学。,350286-298(2019)·Zbl 1469.74111号
[16] 哈珀,G。;刘杰。;Tavener,S.,矩形和砖网格上线性弹性的最低阶弱伽辽金有限元方法,科学杂志。计算。,78, 1917-1941 (2019) ·Zbl 1419.65110号
[17] Soon,南卡罗来纳州。;Cockburn,B。;Stolarski,H.K.,线性弹性的一种混合间断Galerkin方法,国际J数值。方法工程,80,8,1058-1092(2009)·Zbl 1176.74196号
[18] Nguyen,北卡罗来纳州。;佩雷尔,J。;Cockburn,B.,声学和弹性动力学的高阶隐式混合间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,230,3695-3718(2011年)·Zbl 1364.76093号
[19] Di Pietro,D.A。;Ern,A.,一般网格上线性弹性的混合高阶无锁定方法,计算。方法应用。机械。工程,283,1-21(2015)·Zbl 1423.74876号
[20] 伯曼,E。;杜兰,O。;Ern,A.,波动方程混合高阶方法的收敛性分析,J.Sci。计算。,87, 3, 91 (2021) ·Zbl 1480.65248号
[21] 张,B。;Yang,Y。;Feng,M.,弱对称弹性动力学的混合虚拟元方法,J.Compute。申请。数学。,353, 49-71 (2019) ·Zbl 1419.74243号
[22] Sun,S。;Liu,J.,基于连续Galerkin方法的分段常数丰富的局部保守有限元方法,SIAM J.Sci。计算。,31, 4, 2528-2548 (2009) ·Zbl 1198.65197号
[23] Lee,S。;Lee,Y.J。;Wheeler,M.F.,局部保守丰富的Galerkin近似和椭圆和抛物问题的有效求解器,SIAM J.Sci。计算。,38、3、A1404-A1429(2016)·Zbl 1337.65128号
[24] Lee,S。;Wheeler,M.F.,多孔介质中毛细压力两相流的强化Galerkin方法,J.Compute。物理。,367, 65-86 (2018) ·Zbl 1415.76456号
[25] Arbogast,T。;Tao,Z.,两相Darcy流四边形上的直接混合强化Galerkin方法,计算。地质科学。,23, 1141-1160 (2019) ·Zbl 1425.76233号
[26] Chaabane,N。;Girault,V。;Riviere,B.,斯托克斯问题的一个稳定的富集Galerkin元素,应用。数字。数学。,132, 1-21 (2018) ·Zbl 1395.65072号
[27] Hauck,M。;艾辛格,V。;Frank,F.,浅水方程的Enriched Galerkin方法,GEM Int.J.Geomath。,11, 1-25 (2020) ·Zbl 1475.65122号
[28] Yi,S.Y.(Yi,S.Y.)。;Lee,S。;Zikatanov,L.,线性弹性的无锁定强化伽辽金法,SIAM J.Numer。分析。,60, 1, 52-75 (2022) ·Zbl 1483.65195号
[29] Yi,S.Y。;胡,X。;Lee,S.,斯托克斯方程的一种丰富的Galerkin方法,计算。数学。申请。,120, 115-131 (2022) ·Zbl 1524.65873号
[30] 胡,X。;Lee,S。;Mu,L.,斯托克斯方程的压力稳健强化Galerkin方法,J.Compute。申请。数学。,436,第115449条pp.(2024)·Zbl 1522.65213号
[31] Lee,S。;Yi,S.Y.,《多孔弹性的无锁定和局部保守强化Galerkin方法》,《科学杂志》。计算。,94, 1, 26 (2023) ·Zbl 1512.65212号
[32] 亚当斯,R.A。;Fournier,J.J.F.,Sobolev Spaces(2003),Elsevier·Zbl 1098.46001号
[33] Rivière,B.,《解椭圆型和抛物型方程的间断Galerkin方法:理论与实现》(2008),工业和应用数学学会·Zbl 1153.65112号
[34] Brenner,S.,分段(H^1)向量场的Korn不等式,数学。计算。,73, 247, 1067-1087 (2004) ·Zbl 1055.65118号
[35] 布雷齐,F。;Fortin,M.,《混合和混合有限元方法》(2012),Springer Science Business Media
[36] He,L。;Wang,F。;Wen,J.,波动方程的混合间断Galerkin方法,计算。数学。申请。,82, 60-73 (2021) ·Zbl 1524.65545号
[37] Cowsar,L.C。;杜邦,T.F。;Wheeler,M.F.,带吸收边界条件的二阶双曲方程混合有限元近似的先验估计,SIAM J.Numer。分析。,33, 2, 492-504 (1996) ·Zbl 0859.65097号
[38] Jenkins,E.W。;Riviaere,B。;Wheeler,M.F.,声波方程混合有限元近似的先验误差估计,SIAM J.Numer。分析。,40, 5, 1698-1715 (2002) ·Zbl 1093.76036号
[39] Girault,V。;里维埃,B。;Wheeler,M.,Stokes和Navier-Stokes问题的非重叠区域分解间断Galerkin方法,数学。计算。,74249,53-84(2005年)·Zbl 1057.35029号
[40] 卡亚,S。;Rivière,B.,含时Navier-Stokes方程的非连续次网格涡粘性方法,SIAM J.Numer。分析。,1572-1595年4月43日(2005年)·Zbl 1096.76026号
[41] Wang,H。;刘,Y。;Zhang,Q.,含时不可压缩流体流动的隐式显式时间推进局部间断Galerkin方法,数学。计算。,88, 315, 91-121 (2019) ·Zbl 1405.65129号
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