用于地质介质中不连续性的稳定化砖箱法

准确的数值模拟断层和裂缝力学对于 subsurface 系统的性能和安全评估至关重要。离散化断层表面的表示以及其摩擦接触行为的鲁棒模拟仍然面临主要挑战。在本工作中，我们使用砖箱法来强制约束接触条件，允许在断层表面附近出现非一致性，通过一组拉格朗日乘子来承担界面牵力。该公式将分段线性位移与在断层界面一侧（非砖箱侧）上定义的分段常数乘子相结合。这种对拉格朗日乘子的选择从实用和计算视角具有诸多优势，但违反了 inf-sup 稳定性约束。为稳定该公式，我们发展了一个牵力跳跃稳定化项，用于添加到约束方程中。我们采用宏观单元分析来推导一种算法策略，自动评估稳定化的适当比例，而无需额外的用户选择参数。数值实验表明，所提出的公式不仅恢复了 inf-sup 稳定性条件，还能在非砖箱侧较细的网格中恢复稳定的牵力轮廓，而其他 inf-sup 稳定公式在此类情况下会失败。最后，我们将该方法用于模拟在工业地质应用中常用的非一致性角点网格中的非线性接触条件。