河南大学数学与统计学院、河南省应用数学中心(河南大学)葛志昊教授团队在多孔弹性模型数值计算方面取得了重要进展,相关成果以“A New Multiphysics Finite Element Method for a Biot Model with Secondary Consolidation”为题在计算数学权威期刊CSIAM Transactions on Applied Mathematics 上正式发表。
土壤动力学中具有二次固结的Biot模型是流体-固体相互作用的偏微分方程组,在工业和民用建筑、道路桥梁、水利设施、堤防和港口等土木工程建设中起着非常重要的作用。
由于其具有数值不稳定性(见论文Figure9)和强耦合性等特点,求其解析解极其困难,因此发展稳定的数值离散方法对于指导实际工程实践意义重大。 该成果针对具有二次固结的Biot模型给出了一种新的多全离散物理场有限元方法。分析了耦合和解耦两种情形下的该算法的稳定性,给出了最优阶误差估计(见论文引理3.3和定理3.2),数值算例Test 1和Test 2展示了不同参数下位移和压力的误差及收敛阶验证了定理3.2的结果,Test 3表明算法能够克服位移闭锁和压力振荡现象(见论文Figure9-11,展示了在初始时刻附近位移矢量图和压力的曲面图)。
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