使用图形处理单元（GPU）解决二维和三维脆性和延展变形的应变局部化
摘要：剪切应变局部化是指在狭窄滑移区域累积物质变形的现象。许多材料在不同的空间和时间尺度下都显示出应变局部化，尤其是岩石、金属、土壤和混凝土。在地壳中，不可逆变形可以发生在脆性和韧性体制中。剪切带建模在地球动力学框架中是必不可少的。由于问题的非线性和多尺度性质，应变局部化的数值模拟仍然具有挑战性。我们开发了一种基于图形处理单元（GPU）的数值方法来解决二维和三维（粘性）-高弹性-完全塑性介质中的应变局部化问题。我们的方法可以模拟可压缩和不可压缩的粘弹塑性流动。我们证明，通过使用足够小的应变或应变速率增量，可以在二维和三维中解决非对称的应变局部化模式。我们展示了弹塑性和粘塑性模型在地球动力学应用中具有相似的应变局部化模式。我们使用包含超过5亿自由度的三维高分辨率模型实现了快速计算。我们提出了一种新的基于物理的方法来解释变形介质中的自发应力降低。我们通过将地质力学模型与波传播求解器相耦合，证明了岩石中剪切带的快速发展会产生地震的信号特征。
作者：Yury Alkhimenkov, Lyudmila Khakimova, Ivan Utkin, Yury Podladchikov
论文ID：2305.01701
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2023-05-04