Conmutación temporal entre técnicas numéricas implícita y explícita para simulación de estructuras no lineales inestables

ResumenEl problema de la simulación de materiales no lineales sujetos a inestabilidad estructural implica en numerosos casos la divergencia de métodos implícitos que usan algoritmos de retorno para la simulación del comportamiento constitutivo. En este artículo se presenta una estrategia combinada entre algoritmos implícita y explícita para la solución de problemas mediante el método de elementos finitos que resuelve este inconveniente. No se considera la partición de la malla de elementos finitos, es decir, todo el dominio es resuelto implícita o explícitamente en un determinado instante. Se considera la aplicación a materiales hiperelásticos no lineales y a materiales elastoplásticos no lineales. Adicionalmente, la respuesta del sólido ante grandes deformaciones es formulada e integrada en la estrategia propuesta. Distintos ejemplos numéricos en problemas no lineales (geométricos y/o materiales) han demostrado la efectividad de la técnica.

Simulation problems involving non-linear materials imply in numerous cases divergence of the implicit method which use return mapping algorithms for modelling of the nonlinear response. A switching implicit-explicit numerical technique in the context of Finite Element Methods is presented in this paper. Implicit/explicit mesh partitions are not considered whatsoever. Formulation for application to nonlinear hyperelastic materials and nonlinear elastic-plastic materials is provided. Furthermore, the response of the solid subjected to large deformations is presented and is embedded in the proposed technique. Numerical tests for nonlinear problems (geometric and/or material) showed the accurateness of the technique.