Método EBE de los elementos finitos para sistemas de gran tamaño y su aplicación en la Física Digital de Rocas
The finite element method (FEM) is a numerical technique that estimates solutions of partial differential equations on arbitrary domains. It has been widely used to solve problems in physics and engineering. In general, the final step of this technique consists of a linear system of equations &n...
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| Autor principal: | |
|---|---|
| Formato: | Online |
| Lenguaje: | spa |
| Publicado: |
Universidad de Costa Rica
2019
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/36140 |
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|---|---|
| author | Benavides, Francisco José |
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| author_sort | Benavides, Francisco José |
| collection | Revista Ingeniería (RI) |
| description | The finite element method (FEM) is a numerical technique that estimates solutions of partial differential equations on arbitrary domains. It has been widely used to solve problems in physics and engineering. In general, the final step of this technique consists of a linear system of equations in which the matrix is sparse and its bandwidth depends on the finite element shape functions support. When the number of elements is large, even the efficient data structure sparse matrix representations can consume the entire computer memory. In this article, we describe a technique to solve these large-scale problems without explicitly representing this matrix. This computational trick is known as EBE (Element By Element). We also describe an application in which such kind of implementation is necessary, in the field of digital rock physics, to estimate the elastic coefficient of rock samples using micro-tomographic images. |
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| id | INII-RI-article-36140 |
| institution | Instituto de Investigaciones en Ingeniería (INII) |
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| publishDate | 2019 |
| publisher | Universidad de Costa Rica |
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| spelling | INII-RI-article-361402022-08-09T19:09:36Z EBE finite element methdology for large scale systems applied to digital rock physics Método EBE de los elementos finitos para sistemas de gran tamaño y su aplicación en la Física Digital de Rocas Benavides, Francisco José Numerical analysis finite element element by element petrophysics elasti properties Análisis numérico elemento finito elemento por elemento propiedades elásticas petrofísica The finite element method (FEM) is a numerical technique that estimates solutions of partial differential equations on arbitrary domains. It has been widely used to solve problems in physics and engineering. In general, the final step of this technique consists of a linear system of equations in which the matrix is sparse and its bandwidth depends on the finite element shape functions support. When the number of elements is large, even the efficient data structure sparse matrix representations can consume the entire computer memory. In this article, we describe a technique to solve these large-scale problems without explicitly representing this matrix. This computational trick is known as EBE (Element By Element). We also describe an application in which such kind of implementation is necessary, in the field of digital rock physics, to estimate the elastic coefficient of rock samples using micro-tomographic images. El método de los elementos finitos (FEM) es una técnica numérica ampliamente utilizada en física e ingeniería, que aproxima soluciones de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales en dominios arbitrarios. En general, el paso final de esta técnica consiste en la resolución de un sistema lineal de la forma en el que la matriz es dispersa y cuyo ancho de banda (número de filas no nulas en la matriz) depende del soporte de las funciones de forma definidas en los elementos. Cuando este número de elementos es muy grande, inclusive las representaciones en estructuras de datos eficientes para matrices dispersas son capaces de consumir en su totalidad la memoria de un computador poderoso. En este artículo se describe el método EBE (a.k.a. Element By Element), un truco computacional diseñado para implementar el método FEM sin utilizar la representación explicita de esta matriz. Se describe también un contexto en el que es necesaria esta implementación, en el área de la petrofísica digital de rocas, para estimar las propiedades elásticas de una muestra de roca a partir de imágenes tomográficas. Universidad de Costa Rica 2019-07-23 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Article Artículo application/pdf text/html application/epub+zip https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/36140 10.15517/ri.v29i2.36140 Ingeniería; Vol. 29 No. 2 (2019): July - December 2019; 44-58 Ingeniería; Vol. 29 Núm. 2 (2019): Julio - Diciembre 2019; 44-58 Ingeniería; Vol. 29 N.º 2 (2019): Julio - Diciembre 2019; 44-58 2215-2652 1409-2441 spa https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/36140/39206 https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/36140/39207 https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/36140/39616 Derechos de autor 2019 Francisco José Benavides |
| spellingShingle | Numerical analysis finite element element by element petrophysics elasti properties Análisis numérico elemento finito elemento por elemento propiedades elásticas petrofísica Benavides, Francisco José Método EBE de los elementos finitos para sistemas de gran tamaño y su aplicación en la Física Digital de Rocas |
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