|
|
STOCHASTIC CRACK PROPAGATION MODELLING USING THE EXTENDED FINITE ELEMENT METHOD
Nešpůrek, Lukáš ; Novák, Drahomír (referee) ; Hutař, Pavel (referee) ; Anthony Nouy, PhD., HDR (referee) ; Knésl, Zdeněk (advisor)
Tato disertační práce vychází z výzkumu v rámci francouzsko-českého programu doktorátu pod dvojím vedením na pracovišti Institut français de mécanique avancée v Clermont-Ferrand a na Ústavu fyziky materiálu AV v Brně. Úvodní výzkumný úkol na brněnském pracovišti se zabýval numerickou analýzou pole napětí v okolí čela trhliny v tenké kovové fólii. Zvláštní pozornost byla zaměřena na vliv speciálního typu singularity v průsečíku čela trhliny s volným povrchem. Těžiště disertační práce spočívá v numerickém modelování a stochastické analýze problémů šíření trhlin se složitou geometrií v dvojrozměrném prostoru. Při analýze těchto problémů se dříve zřídka používaly numerické metody, a to z důvodu vysoké náročnosti na výpočtový čas. V této disertaci je ukázáno, že aplikací moderních metod numerické mechaniky a vhodných technik v analýze spolehlivosti lze tyto problémy řešit s pomocí numerických metod i na PC. Ve spolehlivostní analýze byla využita lineární aproximační metoda FORM. Pro rychlost šíření trhlin se vycházelo z Parisova-Erdoganova vztahu. Pro parametry tohoto vztahu byl použit dvourozměrný statistický model, který postihuje vysokou citlivost na korelaci obou parametrů. Mechanická odezva byla počítána rozšířenou metodou konečných prvků (XFEM), která eliminuje výpočetní náročnost a numerický šum související se změnou sítě v klasické metodě konečných prvků. Prostřednictvím přímé diferenciace bylo odvozeno několik vztahů pro derivace funkce odezvy, čímž se dosáhlo lepší numerické stability a konvergence spolehlivostní analýzy a výrazného zkrácení doby výpočtu. Problém zatížení s proměnou amplitudou byl řešen aplikací transformace zatížení metodou PREFFAS. Využití distribuce výpočtů v síti PC umožnilo další zrychlení analýzy.
|
|
|
SYNTHESIZED ENRICHMENT FUNCTIONS FOR EXTENDED FINITE ELEMENT ANALYSES WITH FULLY RESOLVED MICROSTRUCTURE
Doskar, M. ; Novák, J. ; Zeman, Jan
Inspired by the first order numerical homogenization, we present a method for extracting continuous fluctuation fields from the Wang tile based compression of a material microstructure. The fluctuation fields are then used as enrichment basis in Extended Finite Element Method (XFEM) to reduce number of unknowns in problems with fully resolved microstructural geometry synthesized by means of the tiling concept. In addition, the XFEM basis functions are taken as reduced modes of a detailed discretization in order to circumvent the need for non-standard numerical quadratures. The methodology is illustrated with a scalar steady-state problem.
|
|
|
STOCHASTICKÉ MODELOVÁNÍ ŠÍŘENÍ TRHLIN S VYUŽITÍM ROZŠÍŘENÉ METODY KONEČNÝCH PRVKŮ
Nešpůrek, Lukáš ; Knésl, Zdeněk (advisor)
Tato disertační práce vychází z výzkumu v rámci francouzsko-českého programu doktorátu pod dvojím vedením na pracovišti Institut français de mécanique avancée v Clermont-Ferrand a na Ústavu fyziky materiálu AV v Brně. Úvodní výzkumný úkol na brněnském pracovišti se zabýval numerickou analýzou pole napětí v okolí čela trhliny v tenké kovové fólii. Zvláštní pozornost byla zaměřena na vliv speciálního typu singularity v průsečíku čela trhliny s volným povrchem. Těžiště disertační práce spočívá v numerickém modelování a stochastické analýze problémů šíření trhlin se složitou geometrií v dvojrozměrném prostoru. Při analýze těchto problémů se dříve zřídka používaly numerické metody, a to z důvodu vysoké náročnosti na výpočtový čas. V této disertaci je ukázáno, že aplikací moderních metod numerické mechaniky a vhodných technik v analýze spolehlivosti lze tyto problémy řešit s pomocí numerických metod i na PC. Ve spolehlivostní analýze byla využita lineární aproximační metoda FORM. Pro rychlost šíření trhlin se vycházelo z Parisova-Erdoganova vztahu. Pro parametry tohoto vztahu byl použit dvourozměrný statistický model, který postihuje vysokou citlivost na korelaci obou parametrů. Mechanická odezva byla počítána rozšířenou metodou konečných prvků (XFEM), která eliminuje výpočetní náročnost a numerický šum související se změnou sítě v klasické metodě konečných prvků. Prostřednictvím přímé diferenciace bylo odvozeno několik vztahů pro derivace funkce odezvy, čímž se dosáhlo lepší numerické stability a konvergence spolehlivostní analýzy a výrazného zkrácení doby výpočtu. Problém zatížení s proměnou amplitudou byl řešen aplikací transformace zatížení metodou PREFFAS. Využití distribuce výpočtů v síti PC umožnilo další zrychlení analýzy.
|
|
|
STOCHASTIC CRACK PROPAGATION MODELLING USING THE EXTENDED FINITE ELEMENT METHOD
Nešpůrek, Lukáš ; Novák, Drahomír (referee) ; Hutař, Pavel (referee) ; Anthony Nouy, PhD., HDR (referee) ; Knésl, Zdeněk (advisor)
Tato disertační práce vychází z výzkumu v rámci francouzsko-českého programu doktorátu pod dvojím vedením na pracovišti Institut français de mécanique avancée v Clermont-Ferrand a na Ústavu fyziky materiálu AV v Brně. Úvodní výzkumný úkol na brněnském pracovišti se zabýval numerickou analýzou pole napětí v okolí čela trhliny v tenké kovové fólii. Zvláštní pozornost byla zaměřena na vliv speciálního typu singularity v průsečíku čela trhliny s volným povrchem. Těžiště disertační práce spočívá v numerickém modelování a stochastické analýze problémů šíření trhlin se složitou geometrií v dvojrozměrném prostoru. Při analýze těchto problémů se dříve zřídka používaly numerické metody, a to z důvodu vysoké náročnosti na výpočtový čas. V této disertaci je ukázáno, že aplikací moderních metod numerické mechaniky a vhodných technik v analýze spolehlivosti lze tyto problémy řešit s pomocí numerických metod i na PC. Ve spolehlivostní analýze byla využita lineární aproximační metoda FORM. Pro rychlost šíření trhlin se vycházelo z Parisova-Erdoganova vztahu. Pro parametry tohoto vztahu byl použit dvourozměrný statistický model, který postihuje vysokou citlivost na korelaci obou parametrů. Mechanická odezva byla počítána rozšířenou metodou konečných prvků (XFEM), která eliminuje výpočetní náročnost a numerický šum související se změnou sítě v klasické metodě konečných prvků. Prostřednictvím přímé diferenciace bylo odvozeno několik vztahů pro derivace funkce odezvy, čímž se dosáhlo lepší numerické stability a konvergence spolehlivostní analýzy a výrazného zkrácení doby výpočtu. Problém zatížení s proměnou amplitudou byl řešen aplikací transformace zatížení metodou PREFFAS. Využití distribuce výpočtů v síti PC umožnilo další zrychlení analýzy.
|
guest ::
