We present a 3D hybrid method which combines the Finite Element Method (FEM) and the Spectral Boundary Integral method (SBIM) to model nonlinear problems in unbounded domains. The flexibility of FEM is used to model the complex, heterogeneous, and nonlinear part -- such as the dynamic rupture along a fault with near fault plasticity -- and the high accuracy and computational efficiency of SBIM is used to simulate the exterior half spaces perfectly truncating all incident waves. The exact truncation allows us to greatly reduce the domain of spatial discretization compared to a traditional FEM approach, leading to considerable savings in computational cost and memory requirements. The coupling of FEM and SBIM is achieved by the exchange of traction and displacement boundary conditions at the computationally defined boundary. The method is suited to implementation on massively parallel computers. We validate the developed method by means of a benchmark problem. Three more complex examples with a low velocity fault zone, low velocity off-fault inclusion, and interaction of multiple faults, respectively, demonstrate the capability of the hybrid scheme in solving problems of very large sizes. Finally, we discuss potential applications of the hybrid method for problems in geophysics and engineering.


翻译:我们提出了一个三维混合方法,结合了极致元素法(FEM)和光谱边界综合法(SBIM),以模拟无线域的非线性问题。FEM的灵活性用于模拟复杂、多式和非线性部分 -- -- 例如,在塑料性差近于故障的断裂时动态破裂;而SBIM的高度精度和计算效率被用于模拟完全缩短所有事件波的外部半空。精确的脱轨使我们能够大大缩小空间离散范围,与传统的FEM方法相比,在计算成本和记忆要求方面节省大量费用。FEM和SBIM的结合是通过在计算确定的边界上交换牵引力和移动边界条件来实现的。该方法适合于大规模平行计算机的实施。我们用基准问题的手段验证了开发的方法。三个更复杂的例子分别是速度低断层、速度低的断层包容和多重断层相互作用,分别表明混合计划解决大面积工程问题的能力。最后,我们讨论了混合方法在地球物理工程中的潜在应用。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
计算机类 | PLDI 2020等国际会议信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月8日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2018年11月6日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
carla 体验效果 及代码
CreateAMind
7+阅读 · 2018年2月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
相关资讯
计算机类 | PLDI 2020等国际会议信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月8日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2018年11月6日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
carla 体验效果 及代码
CreateAMind
7+阅读 · 2018年2月3日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员