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二维薄层上非线性周动力学模型的时空离散化。 (英语) Zbl 1524.65668号

概要:周动力学是一种用于动态断裂分析的非局部理论,由二阶时间偏微分积分方程组成。本文考虑二维空间域中的非线性周动力模型。我们实现了一种基于解的傅立叶展开的空间离散化的谱方法,同时考虑了时间推进的Newmark-\(β)方法。这种计算方法利用了周动力算子的卷积形式和离散傅里叶变换的使用。我们给出了全离散近似的收敛结果,并研究了应用于线性周动力模型的方法的稳定性。最后,我们进行了一些数值测试和比较,以验证我们的结果,并提供了实现体积惩罚技术的模拟,以避免谱方法导致的周期边界条件的限制。

MSC公司:

65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
74兰特 脆性断裂
35兰特 分数阶偏微分方程
35升65 双曲守恒律
35卢比 积分-部分微分方程
65号35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法
65T50型 离散快速傅立叶变换的数值方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
74年第35季度 PDE与可变形固体力学

软件:

毫升
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参考文献:

[1] Alebrahim,R.,双材料板中Lamb波传播的周动力模拟,Compos。结构。,214, 12-22 (2019)
[2] 贝劳Da Veiga,L。;洛佩兹,L。;Vacca,V.,二维哈密顿波动方程的模拟有限差分方法,计算。数学。申请。,74, 5, 1123-1141 (2017) ·Zbl 1448.65092号
[3] Ballido,J.C。;Ortega,A.,周动力分数p-Laplacian的光谱稳定性,应用。数学。最佳方案。(2021) ·Zbl 1476.35295号
[4] Berardi,M。;Difonzo,F。;Vurro,M。;Lopez,L.,双层土壤中的1D Richards方程:处理不连续性的Filippov方法,高级水资源。,115, 264-272 (2018)
[5] Beyer,H.R。;Aksoylu,B。;Celiker,F.,《应用中的一类非局部波动方程》,J.Math。物理。,57,第062902条,第(2016)页·Zbl 1342.74088号
[6] Bobaru,F。;杨,M。;阿尔维斯,S。;西林,F。;Askari,E。;Xu,J.,《一维周动力学中的收敛、自适应精化和俚语》,国际期刊Numer。机械。工程师,77,852-877(2009)·Zbl 1156.74399号
[7] 布埃诺·奥罗维亚,A。;佩雷斯·加西亚,V.M。;Fenton,F.H.,《不规则区域中偏微分方程的谱方法:谱平滑边界法》,SIAM J.Sci。计算。,28, 3, 886-900 (2006) ·Zbl 1114.65119号
[8] 卡努托,C。;侯赛尼,M.Y。;Quarteroni,A。;Zang,T.A.,《谱方法:单一领域的基础》(2006),斯普林格·弗拉格:斯普林格尔·弗拉格柏林,海德堡·Zbl 1093.76002号
[9] 柯石英,G.M。;Dipierro,S。;Maddalena,F。;Valdinoci,E.,非线性动力学模型的适定性,非线性,32,1,1-21(2018)·Zbl 1404.74102号
[10] 柯石英,G.M。;Fanizzi,A。;洛佩兹,L。;Maddalena,F。;Pellegrino,S.F.,周动力非局部波动方程的数值方法,应用。数字。数学。,155, 119-139 (2020) ·Zbl 1436.65195号
[11] 柯石英,G.M。;帕帕雷拉,F。;Pellegrino,S.F.,《关于盐指模型的非线性分析》。,176, 100-116 (2018) ·Zbl 1397.35141号
[12] Dal Santo,E。;多纳德罗,C。;佩莱格里诺,S.F。;Rosini,M.D.,通过一阶交通模型中的点约束表示道路合流处的容量下降,ESAIM:M2AN,53,1,1-34(2019)·Zbl 1420.35156号
[13] D'Elia,M。;Bochev,P.,基于优化的局部到非局部耦合方法的制定、分析和计算,结果应用。数学。,9 (2021) ·Zbl 1468.74083号
[14] D'Elia,M。;杜琪。;Gunzburg,M.,《周动力学的数学和计算方面的最新进展》(2017),施普林格国际出版社
[15] D'Elia,M。;Gunzburger,M.,有界域上的分数Laplacian算子作为非局部扩散算子的特例,计算。数学。申请。,66, 7, 1245-1260 (2013) ·Zbl 1345.35128号
[16] Duo,S。;Wang,H。;Zhang,Y.,与分数拉普拉斯算子相关的非局部扩散算子的比较研究,离散Contin。动态。系统。,序列号。B、 24231-256(2019)·Zbl 1404.45003号
[17] Emmrich,E。;Weckner,O.,《线性弹性中非局部效应的积分-微分方程分析和数值近似》,数学。机械。固体,12,4,363-384(2007)·Zbl 1175.74013号
[18] 埃尔贝,H.A。;埃尔基普,A。;Muslu,G.M.,一维非线性弹性周动力模型的Cauchy问题,J.Differ。Equ.、。,252, 8, 4392-4409 (2012) ·兹比尔1234.35266
[19] Eringen,A.C.,《非局部连续体场理论》(2002),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约,柏林,海德堡·Zbl 1023.74003号
[20] 埃林根,A.C。;Edelen,D.G.B.,《论非局部弹性》,《国际工程科学杂志》。,10, 3, 233-248 (1972) ·Zbl 0247.73005号
[21] Garrapa,R.,二参数和三参数Mittag-Lefler函数的数值计算,SIAM J.Numer。分析。,53, 3, 1350-1369 (2015) ·Zbl 1331.33043号
[22] 加拉帕,R。;莫雷特,I。;Popolizio,M.,用Krylov投影方法求解时间分数阶薛定谔方程,J.Compute。物理。,293, 115-134 (2015) ·Zbl 1349.65547号
[23] 加拉帕,R。;Popolizio,M.,《计算矩阵Mittag-Lefler函数及其在分数阶微积分中的应用》,科学杂志。计算。,77, 129-153 (2018) ·Zbl 1406.65031号
[24] 俄亥俄州吉马朗斯。;Piqueira,J.R.,不规则区域谱方法的新方法,计算。数学。申请。,80, 1-12 (2020) ·Zbl 1452.65368号
[25] 哈菲齐,M.H。;Alebrahim,R。;Kundu,T.,使用周动力理论进行裂纹扩展建模,(结构和生物系统健康监测,第9805卷(2016年),SPIE),209-216
[26] 海尔,E。;卢比奇,C。;Wanner,G.,《由Störmer-Verlet方法说明的几何-数值积分》,Acta Numer。,12, 399-450 (2003) ·Zbl 1046.65110号
[27] 贾法扎德,S。;拉里奥斯,A。;Bobaru,F.,通过边界自适应谱方法实现非局部扩散问题的有效解决方案,J.Peridyn。非本地模型。(2020)
[28] Jafarzadeh,S。;Wang,L。;拉里奥斯,A。;Bobaru,F.,《任意域中动力学瞬态扩散的快速卷积方法》,计算。方法应用。机械。工程,375,第113633条pp.(2021)·Zbl 1506.74477号
[29] Kilic,B。;Madenci,E.,使用周动力理论进行准静态模拟的自适应动态松弛方法,Theor。申请。分形。机械。,53, 3, 194-204 (2010)
[30] Laier,J.E.,结构动力学高阶厄米算法的谱分析,应用。数学。型号。,35, 2, 965-971 (2011) ·兹比尔1205.65222
[31] 拉皮德斯,L。;Pinder,G.F.,《科学工程中偏微分方程的数值解》(2003),威利出版社,纽约
[32] Lipton,R.,《动态脆性断裂作为周动力的小范围极限》,J.Elast。,117, 21-50 (2014) ·Zbl 1309.74065号
[33] 利普顿,R。;赛义德·E。;Jha,P.,记忆自由损伤传播,J.Elast。,133, 129-153 (2018) ·Zbl 1403.74080号
[34] 洛佩兹,L。;Pellegrino,S.F.,用谱方法计算非局部模型的特征值(2021),预印本
[35] 洛佩兹,L。;Pellegrino,S.F.,《非线性周动力模型的体积惩罚谱方法》,Int.J.Numer。方法工程,122,3,707-725(2021)
[36] 洛佩兹,L。;Vacca,V.,PDE模拟有限差分方法中的谱特性和守恒定律,J.Compute。申请。数学。,292, 15, 760-784 (2016) ·Zbl 1329.65250号
[37] 马塞克,R.W。;Silling,S.A.,《有限元分析的周动力学》,有限元。分析。设计。,43, 15, 1169-1178 (2007)
[38] Pellegrino,S.F.,关于星形网络上标量守恒定律具有单调传输条件的有限体积格式的实现,Appl。数字。数学。,155, 181-191 (2020) ·Zbl 1436.65126号
[39] Pellegrino,S.F.,《连续介质力学中周动力学方程的模拟》,(第13届混沌建模与模拟国际会议(2020年),施普林格),46
[40] 杜琪。;Tao,Y。;田晓霞,带断裂的断裂力学周动力学模型,J.Elast。,132, 197-218 (2018) ·兹比尔1395.74041
[41] Shojaei,A。;Mudric,T。;扎卡里奥托,M。;Galvanetto,U.,《二维动态断裂分析的耦合无网格有限点/周动力方法》,国际力学杂志。科学。,119, 419-431 (2016)
[42] 西林,S。;Askari,E.,基于固体力学周动力学模型的无网格,计算。结构。,1526-1535(2005年)
[43] Silling,S.A.,《不连续性和长程力弹性理论的改革》,J.Mech。物理学。固体,48,17-18,175-209(2000)·Zbl 0970.74030号
[44] O.威克纳。;Abeyaratne,R.,《长程力对杆动力学的影响》,J.Mech。物理学。固体,53,3,705-728(2005)·兹比尔1122.74431
[45] 扎卡里奥托,M。;Mudric,T。;托马西,D。;Shojaei,A。;Galvanetto,U.,有限元网格与周动力网格的耦合,计算。方法应用。机械。工程,330,471-497(2018)·Zbl 1439.65103号
[46] 赞佩里,E。;Pavarino,L.F.,用显式Newmark格式和谱元方法近似声波,J.Compute。申请。数学。,185, 2, 308-325 (2006) ·Zbl 1079.65093号
[47] 赵伟。;Hon,Y.C.,求解线性周动力模型的一种准确有效的数值方法,应用。数学。型号。,74, 113-131 (2019) ·Zbl 1481.65200号
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