基于稳定化增广拉格朗日方法的地质构造摩擦接触问题的鲁棒框架
数值分析
2025-09-26 v1 数值分析
摘要
数值模拟对于评估地质工程系统（如地质碳存储场、增强地热场和油气储库）的性能和安全性至关重要。关键挑战在于准确地对 fault 表面的摩擦接触行为进行建模。该问题涉及源自摩擦滑动物理的不等式约束，需要专门的数值方法来处理结果高度非线性和路径依赖的行为。在本文中，我们通过通过阿兹瓦算法实现的增广拉格朗日方法来解决此挑战。该公式采用混合有限元空间，将 3D 域单元中的低阶分片线性位移与 fault 表面上分片常数牢拉力相结合。此外，为确保稳定性并满足 inf-sup 条件，对位移空间在接触界面两侧进行面气泡函数的丰富。该方法相对于其他依赖额外项的稳定技术具有若干优势：它无需额外参数即可实现，且在阿兹瓦框架中自然集成。
引用
@article{arxiv.2509.20528,
title = {A robust framework for frictional fault contact in geological formations using a stabilized augmented Lagrangian approach},
author = {Matteo Frigo and Nicola Castelletto and Matteo Cusini and Randolph R. Settgast and Hamdi A. Tchelepi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20528},
year = {2025}
}