Propagação de ondas em meios elásticos: uma solução via transformada de hankel e o método dos elementos finitos

O problema em foco corresponde ao modelamento matemático da equação de onda quando é considerado um semi-espaço homogêneo. Uma fonte sísmica do tipo normal-pontual, variável no tempo, localizada a uma certa profundidade, ou mesmo na superfície, ocasiona a formação do campo de onda. Faz-se uso de várias técnicas modernas visando a solução numérica deste campo. Inicialmente, tanto a equação de onda quanto as condições de contorno e os valores iniciais são levados ao domínio do número de onda (k) através da transformada de Hankel. Nesse domínio, consegue-se diminuir a dimensão do problema por meio da parametrização de k. Com isso, a equação resultante fica dimensionalmente reduzida, mas permanece hiperbólica. A seguir, busca-se a solução numérica de tal equação através do método dos elementos finitos (dependência na profundidade) e do esquema das diferenças finitas (dependência no tempo). Como conseqüência, chega-se a consecutivas soluções de sistemas de equações lineares. Para retornar ao domínio inicial, essas soluções devem ser submetidas à transformada de Hankel inversa, por meio da qual os deslocamentos normal e radial são finalmente encontrados. Vários exemplos de sismogramas teóricos obtidos a, través das técnicas acima citadas são apresentados. O cálculo desses sismogramas, além de não requerer muita memória de computador, situa-se dentro de uma faixa aceitável de precisão numérica e rapidez computacional. Como extensão deste trabalho é sugerido a avaliação da resposta elástica completa no caso de um semi-espaço estratificado, a inclusão de vários tipos de fontes e uma análise detalhada das condições de estabilidade dos esquemas numéricos propostos.