A NonSmooth Contact Dynamics-based multi-domain solver

Frédéric Perales (1, 2) , Frédéric Dubois (3, 4) , Yann Monerie (2, 5) , Bruno Piar (2, 6) , Laurent Stainier (7)

1 IRSN/DPAM/SEMCA/LEC - Laboratoire d'Etude du Combustible
2 MIST - Laboratoire de micromécanique et intégrité des structures
3 LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil
4 Remics - Réseaux, Moyens Informatiques, Calcul Scientifique
5 IRSN - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
6 IRSN/DPAM/SEMIC/LIMSI - Laboratoire d'études de l'Incendie et de développement de Méthodes pour la Simulation et les Incertitudes
7 Structures & Simulations

This paper presents a micromechanical modeling strategy for complex multibody interactions and the associated numerical framework. The strategy rests on a periodic multibody method in the framework of the NonSmooth Contact Dynamics approach of Moreau (1988) extended to classical domain decomposition problems. Many complex interactions can be taken into account: interactions between discrete elements, between discrete or rigid bodies, (quasistatic) contact or impact, friction or adhesion, decohesion (cracking), etc. The associated numerical platform, Xper, is composed of three independent libraries with Object Oriented Programming. The ability of this computational approach is illustrated by two examples of fracture in heterogeneous materials.

Cet article présente d’une part, une stratégie de modélisation dédiée à la simulation micromécanique des interactions entre corps, et, d’autre part, sa mise en oeuvre numérique. Cette stratégie repose sur une formulation de type décomposition de domaines d’une méthode multicorps périodique dans le cadre de l’approche NonSmooth Contact Dynamics de Moreau (1988). Les potentialités de cette méthode sont illustrées par la complexité des interactions possibles : interactions entre éléments d’une discrétisation, entre corps discrétisés ou rigides, en compression (contact) lente ou sous impact, en glissement (frottement) ou en traction (fissuration-rupture), etc. La plateforme numérique associée, Xper, repose sur une architecture orientée objet composée de bibliothèques indépendantes. La pertinence numérique de l’approche est illustrée sur des exemples de fissuration de matériaux hétérogènes.

Mots clés: periodic media; heterogeneous media; fracture dynamics; frictional cohesive zone model; domain decomposition method

Mots clés: NonSmooth Contact Dynamics; modèle de zone cohésive frottante; méthode de décomposition de domaine; structures périodiques; fissuration dynamique; matériaux hétérogènes

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Mécanique des solides [physics.class-ph]; Mécanique des solides [physics.class-ph]; Mécanique des structures [physics.class-ph]; Mécanique des structures [physics.class-ph]

Frédéric Perales, Frédéric Dubois, Yann Monerie, Bruno Piar, Laurent Stainier. A NonSmooth Contact Dynamics-based multi-domain solver: Code coupling (Xper) and application to fracture. Revue Européenne de Mécanique Numérique/European Journal of Computational Mechanics, 2010, 21 (3-6), pp.242-253. ⟨10.3166/ejcm.19.389-417⟩. ⟨hal-00806626⟩