地球物理学报
地毬物理學報
지구물이학보
2013年
9期
3085-3099
,共15页
刘有山%滕吉文%刘少林%徐涛
劉有山%滕吉文%劉少林%徐濤
류유산%등길문%류소림%서도
显式有限元法%压缩存储行(CSR)格式%集中质量矩阵%Newmark算法%PML吸收边界条件%谱元法
顯式有限元法%壓縮存儲行(CSR)格式%集中質量矩陣%Newmark算法%PML吸收邊界條件%譜元法
현식유한원법%압축존저행(CSR)격식%집중질량구진%Newmark산법%PML흡수변계조건%보원법
Explicit finite element method%Compressive store row(CSR) format%Lumped mass matrix%Newmark algorithm%PML absorbing boundary condition%Spectral element method
有限元法是复杂介质地震模拟的有力工具,它能比较客观地反映地震波的传播,比较细致地再现地震图像.但是,为了获得较精确的结果,有限元法模拟地震波的传播需要的网格点数多,具有计算量大和消耗内存多的缺点.针对上述缺点,本文对刚度矩阵采用压缩存储行(CSR)格式,以减少计算量并节省内存;采用集中质量矩阵得到对角的质量矩阵以提高有限元法(显式有限元)的计算效率;时间离散采用保能量的Newmark算法以提高有限元法的计算精度;采用变分形式(弱形式)的PML吸收边界条件对人工截断边界进行处理.通过与高精度的数值方法——谱元法的数值试验的对比表明,上述方法的引入可使有限元法在计算精度和计算效率方面均可取得比较显著的改进.为了获得相当的计算精度,相比于7阶谱元法,显式有限元法需要更精细的网格.然而,显式有限元法的计算速度比前者快近2倍,而内存需求仅为谱元法的1/4～1/6.
有限元法是複雜介質地震模擬的有力工具,它能比較客觀地反映地震波的傳播,比較細緻地再現地震圖像.但是,為瞭穫得較精確的結果,有限元法模擬地震波的傳播需要的網格點數多,具有計算量大和消耗內存多的缺點.針對上述缺點,本文對剛度矩陣採用壓縮存儲行(CSR)格式,以減少計算量併節省內存;採用集中質量矩陣得到對角的質量矩陣以提高有限元法(顯式有限元)的計算效率;時間離散採用保能量的Newmark算法以提高有限元法的計算精度;採用變分形式(弱形式)的PML吸收邊界條件對人工截斷邊界進行處理.通過與高精度的數值方法——譜元法的數值試驗的對比錶明,上述方法的引入可使有限元法在計算精度和計算效率方麵均可取得比較顯著的改進.為瞭穫得相噹的計算精度,相比于7階譜元法,顯式有限元法需要更精細的網格.然而,顯式有限元法的計算速度比前者快近2倍,而內存需求僅為譜元法的1/4～1/6.
유한원법시복잡개질지진모의적유력공구,타능비교객관지반영지진파적전파,비교세치지재현지진도상.단시,위료획득교정학적결과,유한원법모의지진파적전파수요적망격점수다,구유계산량대화소모내존다적결점.침대상술결점,본문대강도구진채용압축존저행(CSR)격식,이감소계산량병절성내존;채용집중질량구진득도대각적질량구진이제고유한원법(현식유한원)적계산효솔;시간리산채용보능량적Newmark산법이제고유한원법적계산정도;채용변분형식(약형식)적PML흡수변계조건대인공절단변계진행처리.통과여고정도적수치방법——보원법적수치시험적대비표명,상술방법적인입가사유한원법재계산정도화계산효솔방면균가취득비교현저적개진.위료획득상당적계산정도,상비우7계보원법,현식유한원법수요경정세적망격.연이,현식유한원법적계산속도비전자쾌근2배,이내존수구부위보원법적1/4～1/6.
