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
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
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.
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.