数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月25日
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标题: 高对比系数应力位移公式中线性弹性的无锁定多尺度方法
标题: A locking free multiscale method for linear elasticity in stress-displacement formulation with high contrast coefficients
摘要: 在高对比度介质的线性弹性问题中实现强对称应力逼近提出了显著的计算挑战。传统方法通常由于自由度过多而面临过高的计算成本,限制了它们的实际适用性。为了解决这个挑战,我们引入了一种高效的多尺度模型降阶方法和一种计算成本低廉的粗网格模拟技术,用于高度异质、高对比度介质中的线性弹性方程。我们首先利用稳定的应力-位移混合有限元方法离散化线性弹性问题,然后介绍位移和应力的多尺度基函数的构建。混合公式提供了几个优势,例如无需后处理即可直接计算应力、局部动量守恒(确保物理一致性)以及对几乎不可压缩材料的鲁棒性,即使对于接近不可压缩的材料也是如此。理论分析证实,我们的方法是inf-sup稳定的且无锁定效应,并且相对于粗网格大小具有一阶收敛性。值得注意的是,随着扩大过采样区域,收敛率与对比度无关。数值实验验证了该方法的有效性,在极端对比条件下也展示了其优越性能。
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