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Simulación en línea de elementos finitos multiscala de un modelo termo-mecánico con cambio de fase

Autores: Ammosov, Dmitry; Vasilyeva, Maria

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Simulación en línea de elementos finitos multiscala de un modelo termo-mecánico con cambio de fase


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Modelo termomecánico
Transición de fase
Propiedades mecánicas
Deformaciones del suelo
Enfoques multiescala
Interfaz de transición de fase

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un modelo termo-mecánico con transición de fase considerando cambios en las propiedades mecánicas del medio. El modelo termo-mecánico propuesto se describe mediante un sistema de ecuaciones diferenciales parciales para temperatura y desplazamientos. En el modelo, las deformaciones del suelo ocurren debido al crecimiento de la porosidad causado por diferencias de densidad de hielo y agua. Se presenta una aproximación de elementos finitos de este modelo en una malla fina. La linealización del paso de tiempo anterior se utiliza para manejar la no linealidad del problema. Para reducir el tamaño del problema discreto, se proponen enfoques multiescala fuera de línea y en línea basados en el Método de Elementos Finitos Multiescala Generalizado (GMsFEM). Se consideró un problema de modelo bidimensional simulando el proceso de levantamiento de suelo heterogéneo con una inclusión rígida para probar el modelo matemático y los enfoques multiescala. Las soluciones numéricas representan el proceso de levantamiento de suelo causado por cambios en la porosidad debido a la transición de fase. Se observó el movimiento de la interfaz de transición de fase. Se rastreó el cambio de propiedades del medio, incluido el módulo elástico, y corresponde a la interfaz de transición de fase. Los enfoques multiescala propuestos reducen significativamente el tamaño del problema discreto manteniendo una precisión razonable. Sin embargo, el enfoque multiescala en línea logra una mayor precisión que el enfoque fuera de línea con menos grados de libertad.

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