Análisis no intrusivo global-local con acoplamiento de 1D a 3D: aplicación a la propagación de grietas y extensión a software comercial
Autores: Jaque-Zurita, Matías; Hinojosa, Jorge; Fuenzalida-Henríquez, Ignacio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis no intrusivo global-local con acoplamiento de 1D a 3D: aplicación a la propagación de grietas y extensión a software comercial
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Simulación computacional
Análisis estructural
No linealidades
Análisis global-local
Método primal-dual
Propagación de grietas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
La simulación computacional es una herramienta altamente confiable utilizada para resolver problemas de análisis estructural. En tiempos recientes, se han desarrollado varias técnicas en el campo de la mecánica computacional para analizar no linealidades en menos tiempo, ayudando en la toma de decisiones cuando las estructuras sufren daños. El análisis global-local es una técnica para aumentar la eficiencia de las simulaciones computacionales mediante el uso de un modelo global para obtener condiciones de contorno en una zona de acoplamiento impuesta en un modelo local. El acoplamiento puede realizarse a través del método primal-dual, que se utiliza para la propagación de grietas utilizando modelos 2D y 3D con mallas finas, ahorrando así tiempo computacional. Sin embargo, no se ha implementado a nivel comercial para analizar estructuras grandes como edificios de varios pisos con no linealidades focalizadas. En este trabajo, se implementó un análisis global-local con una metodología no intrusiva y modelos simplificados en una estructura con grietas, utilizando un acoplamiento de 1D (global) y 3D (local) considerando la propagación de grietas con condiciones de interfaz primal-dual. Se analizaron diferentes longitudes del modelo local, estudiando su influencia en la convergencia del problema, y se compararon con un modelo monolítico 3D para verificar la confiabilidad de los resultados. Los resultados muestran que la metodología propuesta resuelve el problema con un error menor al 10%. Además, se determinó que las dimensiones del modelo local afectan la convergencia del problema. Este trabajo también proporciona una implementación del método para estructuras grandes que contienen no linealidades focalizadas y que utilizan software comercial, reduciendo el tiempo computacional para el análisis estructural de grietas.
Descripción
La simulación computacional es una herramienta altamente confiable utilizada para resolver problemas de análisis estructural. En tiempos recientes, se han desarrollado varias técnicas en el campo de la mecánica computacional para analizar no linealidades en menos tiempo, ayudando en la toma de decisiones cuando las estructuras sufren daños. El análisis global-local es una técnica para aumentar la eficiencia de las simulaciones computacionales mediante el uso de un modelo global para obtener condiciones de contorno en una zona de acoplamiento impuesta en un modelo local. El acoplamiento puede realizarse a través del método primal-dual, que se utiliza para la propagación de grietas utilizando modelos 2D y 3D con mallas finas, ahorrando así tiempo computacional. Sin embargo, no se ha implementado a nivel comercial para analizar estructuras grandes como edificios de varios pisos con no linealidades focalizadas. En este trabajo, se implementó un análisis global-local con una metodología no intrusiva y modelos simplificados en una estructura con grietas, utilizando un acoplamiento de 1D (global) y 3D (local) considerando la propagación de grietas con condiciones de interfaz primal-dual. Se analizaron diferentes longitudes del modelo local, estudiando su influencia en la convergencia del problema, y se compararon con un modelo monolítico 3D para verificar la confiabilidad de los resultados. Los resultados muestran que la metodología propuesta resuelve el problema con un error menor al 10%. Además, se determinó que las dimensiones del modelo local afectan la convergencia del problema. Este trabajo también proporciona una implementación del método para estructuras grandes que contienen no linealidades focalizadas y que utilizan software comercial, reduciendo el tiempo computacional para el análisis estructural de grietas.