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[提交于 2025年7月13日
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标题: GeoWarp:基于NVIDIA Warp的地质力学自动微分和GPU加速的隐式MPM框架
标题: GeoWarp: An automatically differentiable and GPU-accelerated implicit MPM framework for geomechanics based on NVIDIA Warp
摘要: 材料点方法(MPM),一种混合拉格朗日-欧拉粒子方法,越来越多地用于模拟地质材料的大变形和历史依赖行为。 尽管显式时间积分由于算法简单而在当前的MPM实现中占主导地位,但这些方案不适合地质力学中典型的准静态和长期过程。 隐式MPM公式没有这些限制,但由于计算牛顿型求解器所需的雅可比矩阵的困难,尤其是在需要为复杂本构模型推导一致切线算子时,因此较少被采用。 在本文中,我们介绍了GeoWarp——一个基于NVIDIA Warp构建的地质力学隐式MPM框架——利用GPU并行性和反向模式自动微分来计算雅可比矩阵,而无需手动推导。 为了提高效率,我们开发了一种稀疏雅可比构造算法,该算法利用了MPM固有的局部粒子-网格相互作用。 该框架通过大变形弹塑性力学和耦合多孔介质力学中的正向和逆向实例进行了验证。 结果表明,GeoWarp为计算地质力学中的可微隐式MPM模拟提供了一个强大、可扩展和可扩展的平台。
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