×

SPEED:不连续Galerkin弹性动力学中的谱元素:3D多尺度问题的非协调方法。 (英语) Zbl 1352.86014号

小结:这项工作提出了一种新的高性能开源数字代码,即间断Galerkin弹性动力学中的谱元,在局部和区域尺度上对粘弹性非均质三维介质中的地震波传播进行分析。该代码基于非协调高阶技术,如间断Galerkin谱近似,以及高效且可扩展的算法,允许处理非均匀多项式度分布以及局部变化的网格大小。对验证基准进行了说明,以检查并行内核的准确性、稳定性和性能特征,而对说明性示例进行了讨论,以突出该方法的工程应用。所提出的方法对于各种地震工程问题特别有用,例如动态土结构建模和场地-城市相互作用效应,其中考虑多尺度波传播现象以及介质力学特性中的尖锐不连续性至关重要。

MSC公司:

86甲15 地震学(包括海啸建模)、地震
86-08 地球物理问题的计算方法
86甲17 全球动力学、地震问题(MSC2010)
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
74J05型 固体力学中的线性波
65纳米35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法

软件:

速度
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Day,《南加州盆地对长周期反应谱的影响模型》,地震谱24(1),第257页–(2008)·doi:10.1193/1.2857545
[2] Wald,加利福尼亚州洛杉矶盆地的地震响应,美国地震学会公报88(2),第337页–(1998)
[3] Chaljub,法国格勒诺布尔山谷三维地面运动四种数值预测的定量比较,美国地震学会公报100(4)pp 1427–(2010)·doi:10.1785/0120090052
[4] Stupazini,用高性能谱元代码模拟格勒诺布尔山谷近断层地震地面运动,美国地震学会公报99(1),第286页–(2009)·doi:10.1785/0120080274
[5] Graves,CyberShake:南加州基于物理的地震灾害模型,Pure and Applied Geophysics 168(3-4)pp 367–(2010)·doi:10.1007/s00024-010-0161-6
[6] Jones L M Bernknopf R Cox D Goltz J Hudnut K Mileti D Perry S Ponti D Porter K Reichle M Seligson H Shoaf K Treiman J Wein A摆脱情景技术报告USGS-R1150 2008
[7] Bielak,《震荡地震场景:三个模拟集的验证》,《国际地球物理杂志》180 pp 375–(2010)·doi:10.1111/j.1365-246X.2009.04417.x
[8] Tromp,地震学中的谱元和伴随方法,计算物理中的通信3(1)pp 1–(2008)·Zbl 1183.74320号
[9] Peter,地震波在完全非结构化六面体网格上传播的正向和伴随模拟,《国际地球物理杂志》186(2)pp 721–(2011)·doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05044.x
[10] Fichtner,全地震波形建模与反演(2010)
[11] 用伪谱区域分解法进行面波、二维和三维弹性波传播,《地震学杂志》1(3)第237页–(1997)·doi:10.1023/A:1009758820546
[12] Komatitsch,谱元法:模拟2D和3D地质结构地震响应的有效工具,美国地震学会公报88(2),第368页–(1998)·Zbl 0974.74583号
[13] Patera,《流体动力学的谱元方法:通道扩张中的层流》,《计算物理杂志》54 pp 468–(1984)·Zbl 0535.76035号 ·doi:10.1016/0021-9991(84)90128-1
[14] Maday,《计算力学现状调查》,第71页–(1989年)
[15] Babuska,有限元法的p版本,SIAM数值分析杂志第18页第512页–(1981)·Zbl 0487.65059号 ·doi:10.1137/0718033
[16] Babuska,准均匀网格有限元方法的h-p版本,ESAIM:数学建模和数值分析21(2)pp 199–(1987)
[17] Canuto,光谱方法-单域基础(2006)·Zbl 1093.76002号
[18] Arnold,椭圆问题间断Galerkin方法的统一分析,SIAM数值分析杂志39(5)pp 1749–(2001)·Zbl 1008.65080号 ·doi:10.1137/S0036142901384162
[19] Rivière,解椭圆和抛物方程的间断Galerkin方法-理论与实现(2008)·Zbl 1153.65112号 ·数字对象标识代码:10.1137/1.9780898717440
[20] Hesthaven,算法、分析和应用(2008)
[21] Reed WH-Hill TR中子输运方程三角网格法技术报告LAUR73479 1973
[22] Cockburn,《间断Galerkin方法:理论、计算和应用》(2000年)·doi:10.1007/978-3-642-59721-3
[23] Falk,对称双曲方程的显式有限元方法,SIAM数值分析杂志36(3)pp 935–(1999)·Zbl 0923.65065号 ·doi:10.1137/S0036142997329463
[24] 胡,波传播问题的间断Galerkin方法分析,计算物理杂志151(2)pp 921–(1999)·Zbl 0933.65113号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6227
[25] Giraldo,球面浅水方程的Nodal高阶间断Galerkin方法,计算物理杂志181(2)pp 499–(2002)·Zbl 1178.76268号 ·doi:10.1006/jcph.2002.7139
[26] Chung,波传播的最优间断Galerkin方法,SIAM数值分析杂志44 pp 2131–(2006)·Zbl 1158.65337号 ·数字对象标识代码:10.1137/050641193
[27] Grote,波动方程的间断Galerkin有限元法,SIAM数值分析杂志44(6)pp 2408–(2006)·Zbl 1129.65065号 ·doi:10.1137/05063194X文件
[28] Monk,非均匀介质中线性对称双曲方程组的间断Galerkin方法,科学计算杂志22-23 pp 443–(2005)·Zbl 1082.65099号 ·doi:10.1007/s10915-004-4132-5
[29] Petersen,时域波动方程解的时空间断Galerkin方法,国际工程数值方法杂志78(3),第275页–(2009)·Zbl 1183.76813号 ·doi:10.1002/nme.2485
[30] Rivière,线性弹性和准静态线性粘弹性的间断Galerkin有限元方法,Numerische Mathematik 95(2)pp 347–(2003)·Zbl 1253.74114号 ·doi:10.1007/s002110200394
[31] Käser,非结构网格上弹性波的任意高阶间断Galerkin方法I:具有外部源项的二维各向同性情况,国际地球物理杂志166(2)pp 855–(2006)·doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03051.x
[32] Dumbser,非结构网格上弹性波的任意高阶间断Galerkin方法V:局部时间步长和p自适应性,国际地球物理杂志171(2),第695页–(2007)·doi:10.1111/j.1365-246X.2007.03427.x
[33] Wilcox,波通过耦合弹性和声学介质传播的高阶非连续Galerkin方法,计算物理杂志229(24)pp 9373–(2010)·Zbl 1427.74071号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.09.008
[34] De Basabe,声波和弹性波方程的一些常用有限元方法的网格色散和稳定性准则,《地球物理学》72(6)pp T81–(2007)·doi:10.1190/1.2785046
[35] De Basabe,弹性波传播的内罚间断Galerkin方法:网格色散,国际地球物理杂志175(1),第83页–(2008)·文件编号:10.1111/j.1365-246X.2008.03915.x
[36] De Basabe,高阶时间步进声波或弹性波传播的高阶有限元稳定性,《国际地球物理杂志》181(1),第577页–(2010)·文件编号:10.1111/j.1365-246X.2010.04536.x
[37] Kopriva,用非协调不连续谱元法计算电磁散射,《国际工程数值方法杂志》53(1),第105页–(2002)·Zbl 0994.78020号 ·doi:10.1002/nme.394
[38] Kopriva,曲线网格上的度量恒等式和间断谱元方法,科学计算杂志26(3),第301页–(2006)·Zbl 1178.76269号 ·doi:10.1007/s10915-005-9070-8
[39] Antonietti,弹性动力学方程的非协调高阶近似,《应用力学和工程中的计算机方法》209-212 pp 212–(2012)·Zbl 1243.74010号 ·doi:10.1016/j.cma.2011.11.004
[40] Isbililoglu,地震期间建筑群的耦合土-结构相互作用效应,地震谱(2013)
[41] Taborda,《大规模地震地面运动模拟中三维非线性土壤效应建模》,《地震研究快报》83(6)(2012)
[42] Krishnan,圣安德烈亚斯大地震期间南加州高层钢框架结构建筑受损案例研究,美国地震学会公报96(4A)pp 1523–(2006)·doi:10.1785/0120050145
[43] Stacey,改进的弹性波方程透明边界公式,美国地震学会公报78(6),第2089页–(1988)
[44] Givoli,非反射边界条件,计算物理杂志94 pp 1–(1991)·兹比尔0731.65109 ·doi:10.1016/0021-9991(91)90135-8
[45] Clayton,声波和弹性波方程的吸收边界条件,美国地震学会公报67 pp 1529–(1977)
[46] Martin,各向同性或各向异性地震波方程的稳定非分裂卷积完全匹配层的变分公式,《工程与科学计算机建模》37(3)pp 274–(2008)
[47] Graves,使用交错网格有限差分模拟三维弹性介质中的地震波传播,美国地震学会公报86(4),第1091页–(1996)
[48] Kosloff,波传播问题的吸收边界,计算物理杂志63(2)pp 363–(1986)·Zbl 0644.65086号 ·doi:10.1016/0021-9991(86)90199-3
[49] Adams,Sobolev Spaces,2。编辑(2003年)
[50] Mazzieri I弹性动力学方程的非协调高阶方法。2012年论文
[51] 季刊,数值数学,2。编辑(2007)
[52] Rivière,《科学计算的当前趋势》,第271页–(2003年)·doi:10.1090/conm/329/05862
[53] 拉维亚特(Raviart),《粒子分析方程导论》(Introduction a l’analyse numérique deséquations aux dérivées partielles)(1983)
[54] Klöckner,图形处理器上的节点非连续Galerkin方法,计算物理杂志228页7863–(2009)·Zbl 1175.65111号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.06.041
[55] Komatitsch,使用192个GPU集群上的谱元模拟弹性波的传播,计算机科学研究与开发25(12),第75页–(2010)·doi:10.1007/s00450-010-0109-1
[56] Komatitsch,地震波传播GPU图形卡集群上的流固耦合,Comptes Rendus de l'Académie des Sciences。Série IIb,Mécanique 339 pp 125–(2011)·Zbl 1312.86001号 ·doi:10.1016/j.crme.2010.11.007
[57] Day,滞弹性波传播的记忆效率模拟,美国地震学会公报91(3),第520页–(2001)·数字对象标识代码:10.1785/0120000103
[58] Käser,非结构网格上弹性波的任意高阶间断Galerkin方法III:粘弹性衰减,国际地球物理杂志168(1)pp 224–(2007)·doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03193.x
[59] 4M服务S Analisi dei ponti ad arco della linea ferroviaria Genova-Ovada Genoa 1998
[60] Stupazini M三维动态土-结构相互作用问题的谱元方法博士论文2004
[61] Kristekova,地震图定量比较的错误标准,美国地震学会公报96(5),第1836页–(2006)·doi:10.1785/0120060012
[62] 格利德希尔,2010年9月达菲尔德(新西兰坎特伯雷)MW7.1地震:初步地震报告,《地震研究快报》82(3)第378页–(2011)·数字对象标识代码:10.1785/gssrl.82.3.378
[63] Bradley,2011年2月22日基督城地震中观测到的近源强地面运动,《地震研究快报》82(6),第853页–(2011)·doi:10.1785/gssrl.82.6.853
[64] Cubrinovski,《2011年2月基督城地震期间中央商务区的土壤液化效应》,《地震研究快报》82(6)第893页–(2011)·doi:10.1785/gssrl.82.6.893
[65] 绿色AG坎贝尔FM凯撒AE Dorn C Carpentier S Doetsch JA Horstmeyer H Nobes D坎贝尔J Finnemore M新西兰南岛2010年第四届环境与工程地球物理国际会议活动断层地震反射图像
[66] Trifunac,强震旋转在地震断层附近结构响应中的作用,土壤动力学和地震工程29(2),第382页–(2009)·doi:10.1016/j.soildyn.2008.04.001
[67] Semblat,冲积盆地中的地震波传播和场地-城市相互作用的影响,美国地震学会公报96(6),第2665页–(2008)·doi:10.1785/0120080093
[68] Taborda,《大尺度地震模拟:计算地震学和复杂工程系统》,《科学与工程计算》13(4),第14页–(2011)·doi:10.1109/MCSE.2011.19
[69] Guidotti R近场地震动旋转及其与土木工程结构的相关性博士论文2012
[70] Guidotti,2011年2月22日克赖斯特彻奇MW6.2地震三维地面运动模拟中盆地几何形状和运动震源作用的数值研究,地震研究快报82(6)pp 767–(2011)·doi:10.1785克/秒rl.82.6.767
[71] Wirgin,墨西哥城建筑物对地震动持续时间和振幅的影响,美国地震学会公报86(3),第914页–(1996)
[72] Tsogka,理想城市地震响应模拟,土壤动力学与地震工程23(5),第391页–(2003)·doi:10.1016/S0267-7261(03)00017-4
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。