利用图形处理单元（GPU）解析二维与三维脆性与延性变形的应变局部化

剪切应变局部化是指材料变形在狭窄滑移带中累积的现象。许多材料在不同空间与时间尺度下呈现应变局部化，尤其是岩石、金属、土壤和混凝土。在地壳中，不可逆变形可发生于脆性以及延性体制。剪切带建模在地动力学框架中至关重要。由于问题的非线性和多尺度性质，应变局部化的数值建模仍具挑战。我们开发了一种基于图形处理单元（GPU）的数值方法，以解析（粘）次弹性—理想塑性介质在二维和三维中的应变局部化。我们的方法允许建模可压缩与不可压缩粘弹塑性流动。我们证明，使用足够小的应变或应变率增量，可在二维和三维中解析出非对称应变局部化模式。我们表明，对于地动力学应用相关的材料属性，弹塑性与粘塑性模型产生相似的应变局部化模式。我们利用涉及超过 $500$ 百万自由度的三维高分辨率模型实现快速计算。我们提出一种基于物理的新方法，解释变形介质中的自发应力降。我们通过将地质力学模型与波传播求解器耦合证明，岩石中剪切带的快速发展产生地震的地震信号特征。