Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.09435

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 计算工程、金融与科学

arXiv:2507.09435 (cs)
[提交于 2025年7月13日 ]

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

Authors:Yidong Zhao, Xuan Li, Chenfanfu Jiang, Jinhyun Choo
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。
摘要: The material point method (MPM), a hybrid Lagrangian-Eulerian particle method, is increasingly used to simulate large-deformation and history-dependent behavior of geomaterials. While explicit time integration dominates current MPM implementations due to its algorithmic simplicity, such schemes are unsuitable for quasi-static and long-term processes typical in geomechanics. Implicit MPM formulations are free of these limitations but remain less adopted, largely due to the difficulty of computing the Jacobian matrix required for Newton-type solvers, especially when consistent tangent operators should be derived for complex constitutive models. In this paper, we introduce GeoWarp -- an implicit MPM framework for geomechanics built on NVIDIA Warp -- that exploits GPU parallelism and reverse-mode automatic differentiation to compute Jacobians without manual derivation. To enhance efficiency, we develop a sparse Jacobian construction algorithm that leverages the localized particle-grid interactions intrinsic to MPM. The framework is verified through forward and inverse examples in large-deformation elastoplasticity and coupled poromechanics. Results demonstrate that GeoWarp provides a robust, scalable, and extensible platform for differentiable implicit MPM simulation in computational geomechanics.
主题: 计算工程、金融与科学 (cs.CE) ; 数学软件 (cs.MS); 计算物理 (physics.comp-ph)
引用方式: arXiv:2507.09435 [cs.CE]
  (或者 arXiv:2507.09435v1 [cs.CE] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.09435
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jinhyun Choo [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 7 月 13 日 00:11:36 UTC (18,120 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs.CE
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.MS
physics
physics.comp-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号