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Un cadre général pour l'analyse numérique des inégalités variationnelles elliptiques de première espèce

par Guillaume Delay (Laboratoire Jacques-Louis Lions)

→ Europe/Paris
GI 041 (UTC)

GI 041

UTC
Description

Nous présentons dans ce travail un cadre unifié pour les inégalités variationnelles elliptiques de première espèce. Ce cadre regroupe plusieurs problèmes issus de la mécanique du contact. Il repose sur une formulation mixte faisant intervenir un multiplicateur de Lagrange. Nous proposons une discrétisation basée sur une méthode de Galerkine. Des discrétisations conformes et non conformes peuvent être considérées. Le résultat principal de ce travail établit la convergence de la méthode de discrétisation mixte sous certaines hypothèses. Ces hypothèses doivent ensuite être vérifiées pour chaque méthode de discrétisation que nous souhaitons étudier.

Nous proposons d'appliquer ce cadre général à un problème de contact elliptique, discrétisé à l’aide d’une méthode d’éléments finis et d’une méthode hybride d’ordre élevé (HHO). Dans les deux cas, une discrétisation mixte P2 − P0 est considérée. Des estimations d’erreur a priori sur la solution numérique sont fournies pour les deux discrétisations.

Ces méthodes de discrétisation constituent une variante des travaux précédents [1] et [2]. Dans [1], des fonctions « bulle » additionnelles sont introduites afin d’assurer la stabilité inf-sup du problème, tandis que nous démontrons ici que ces inconnues supplémentaires peuvent être supprimées sous certaines hypothèses sur le maillage. Dans [2], l’analyse porte uniquement sur la variable primale. Le multiplicateur de Lagrange est introduit à des fins de simulation. Dans notre travail, l’analyse numérique prend en compte le multiplicateur de Lagrange, qui est choisi dans un espace de dimension plus petite.

 

[1] T. Gustafsson, R. Stenberg, J. Videman. Mixed and stabilized finite element methods for the obstacle problem, SIAM J. Numer. Anal. 55 (2017), no. 6, 2718–2744.

[2] M. Cicuttin, A. Ern, T. Gudi. Hybrid high-order methods for the elliptic obstacle problem, J. Sci. Comput. 83 (2020), paper no. 8, 18