Dissertation/Thesis Tesis de la Universidad de Zaragoza Pé de la Riva, Álvaro Gaspar Lorenz, Francisco José Rodrigo Cardiel, Carmen Robust multigrid methods for Isogeometric discretizations applied to poroelasticity problems 2254-7606 2023-141 El análisis isogeométrico (IGA) elimina la barrera existente entre elementos finitos (FEA) y el diseño geométrico asistido por ordenador (CAD). Debido a esto, IGA es un método novedoso que está recibiendo una creciente atención en la literatura y recientemente se ha convertido en tendencia. Muchos esfuerzos están siendo puestos en el diseño de solvers eficientes y robustos para este tipo de discretizaciones. Dada la optimalidad de los métodos multimalla para elementos finitos, la aplicación de estosmétodos a discretizaciones isogeométricas no ha pasado desapercibida. Nosotros pensamos firmemente que los métodos multimalla son unos candidatos muy prometedores a ser solvers eficientes y robustos para IGA y por lo tanto en esta tesis apostamos por su aplicación. Para contar con un análisis teórico para el diseño de nuestros métodos multimalla, el análisis local de Fourier es propuesto como principal análisis cuantitativo. En esta tesis, a parte de considerar varios problemas escalares, prestamos especial atención al problema de poroelasticidad, concretamente al modelo cuasiestático de Biot para el proceso de consolidación del suelo. Actualmente, el diseño de métodos multimalla robustos para problemas poroelásticos respecto a parámetros físicos o el tamaño de la malla es un gran reto. Por ello, la principal contribución de esta tesis es la propuesta de métodos multimalla robustos para discretizaciones isogeométricas aplicadas al problema de poroelasticidad.<br />La primera parte de esta tesis se centra en la construcción paramétrica de curvas y superficies dado que estas técnicas son la base de IGA. Así, la definición de los polinomios de Bernstein y curvas de Bézier se presenta como punto de partida. Después, introducimos los llamados B-splines y B-splines racionales no uniformes (NURBS) puesto que éstas serán las funciones base consideradas en nuestro estudio.<br />La segunda parte trata sobre el análisis isogeométrico propiamente dicho. En esta parte, el método isoparamétrico es explicado al lector y se presenta el análisis isogeométrico de algunos problemas. Además, introducimos la formulación fuerte y débil de los problemas anteriores mediante el método de Galerkin y los espacios de aproximación isogeométricos. El siguiente punto de esta tesis se centra en los métodos multimalla. Se tratan las bases de los métodos multimalla y, además de introducir algunos métodos iterativos clásicos como suavizadores, también se introducen suavizadores por bloques como los métodos de Schwarz multiplicativos y aditivos. Llegados a esta parte, nos centramos en el LFA para el diseño de métodos multimalla robustos y eficientes. Además, se explican en detalle el análisis estándar y el análisis basado en ventanas junto al análisis de suavizadores por bloques y el análisis para sistemas de ecuaciones en derivadas parciales.<br />Tras introducir las discretizaciones isogeométricas, los métodos multimalla y el LFA como análisis teórico, nuestro propósito es diseñar métodos multimalla eficientes y robustos respecto al grado polinomial de los splines para discretizaciones isogeométricas de algunos problemas escalares. Así, mostramos que el uso de métodos multimalla basados en suavizadores de tipo Schwarz multiplicativo o aditivo produce buenos resultados y factores de convergencia asintóticos robustos. La última parte de esta tesis está dedicada al análisis isogeométrico del problema de poroelasticidad. Para esta tarea, se introducen el modelo de Biot y su discretización isogeométrica. Además, presentamos una novedosa estabilización de masa para la formulación de dos campos de las ecuaciones de Biot que elimina todas las oscilaciones no físicas en la aproximación numérica de la presión. Después, nos centramos en dos tipos de solvers para estas ecuaciones poroelásticas: Solvers desacoplados y solvers monolíticos. En el primer grupo, le dedicamos una especial atención al método fixed-stress y a un método iterativo propuesto por nosotros que puede ser aplicado de forma automática a partir de la estabilización de masa ya mencionada.<br />Por otro lado, realizamos un análisis de von Neumann para este método iterativo aplicado al problema de Terzaghi y demostramos su estabilidad y convergencia para los pares de elementos Q1 􀀀 Q1, Q2 􀀀 Q1 y Q3 􀀀 Q2 (con suavidad global C1). Respecto al grupo de solvers monolíticos, nosotros proponemos métodos multimalla basados en suavizadores acoplados y desacoplados. En esta parte, métodos<br /> eng matemáticas; Universidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad Zaragoza 2023 2023

http://zaguan.unizar.es/record/127060/files/TESIS-2023-142.pdf;

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