Explicit-Implicit Schemes for Calculating the Dynamics of Layered Media with Nonlinear Conditions at Contact Boundaries

Abstract

In this paper we consider the problem of dynamic loading of a deformable solid medium con- taining slip planes with nonlinear slip conditions on them. An explicit-implicit scheme was constructed for the numerical solution of the constitutive system of equations, which exactly reduces to correcting the stress tensor values after performing the elastic step. An implicit approximation of the constitutive relations containing a small parameter in the denominator of the nonlinear free term was used with the second order of the approximation. The correction procedure is applicable for those cases when the viscosity parameter of interlayers providing the sliding mode of the contact boundaries is not small. The solution of the problem of the seismic waves propagation in an inhomogeneous fractured geological massif in a two-dimensional case was obtained numerically

В настоящей работе рассматривается задача динамического нагружения деформируемой твердой среды, содержащей плоскости скольжения с нелинейными условиями проскальзывания на них. Построена явно-неявная схема для численного решения определяющей системы уравнений, в точности сводящаяся к корректировке значений тензора напряжений после выполнения упругого шага. Неявная аппроксимация определяющих соотношений, содержащих малый параметр в знаменателе нелинейных свободных членов, выполнена со вторым порядком. Процедура корректировки применима и для тех случаев, когда параметр вязкости у прослоек, обеспечивающих режим скольжения контактных границ, не мал. Численно получено решение задачи о распространении сейсмических волн в неоднородном трещиноватом геологическом массиве в двумерной постановке