A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua

Autores
Turello, D. F.; Sánchez, P. J.; Blanco, P. J.; Pinto, F.
Año de publicación
2018
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Fil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.
Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.
Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.
Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
This contribution presents the variational foundations for the embedding of Euler?Bernoulli beams into 3D solid continua. The Embedded Beam Model (EBM) explicitly incorporates the geometry of the beam/-solid interaction interface. This is achieved by introducing a displacement compatibility constraint alongthe entire beam/solid interaction surface, devised to model the adherence between two models, which posses different kinematical descriptions. The paper especially focuses on the theoretical aspects related to the lateral beam/solid interactions. The proposed variational model yields the Euler-Lagrange equations for the coupled problem, which are not standard because of the occurrence of interaction forces due to the kinematical constraints prescribed at the beam/solid coupling interface. Numerical strategies, based on the Finite Element Method (FEM), are proposed to handle the variational formulation at the discrete level. These numerical approaches feature no limitations regarding mesh generation for the solid domain and full coupling between beam degrees of freedom and solid kinematics is obtained in the present model.The proposed formulation is validated against the so-called Direct Numerical Simulation approach. The good performance of the proposed EBM strategy provides a solid groundwork for future improvements, yielding a methodology with strong potential for the analysis of reinforced structures.
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045794917312233
publishedVersion
Fil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.
Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.
Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.
Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Ingeniería Estructural
Materia
Solid mechanical coupling
Soil-pile interaction effects
Variational formulation
TECHNOLOGY
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Repositorio
Repositorio Digital Universitario (UNC)
Institución
Universidad Nacional de Córdoba
OAI Identificador
oai:rdu.unc.edu.ar:11086/562632
Acceder
id RDUUNC_ce3d5cbfadcd4497184b12d658335290
oai_identifier_str oai:rdu.unc.edu.ar:11086/562632
network_acronym_str RDUUNC
repository_id_str 2572
network_name_str Repositorio Digital Universitario (UNC)
spelling A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continuaTurello, D. F.Sánchez, P. J.Blanco, P. J.Pinto, F.Solid mechanical couplingSoil-pile interaction effectsVariational formulationTECHNOLOGYFil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.This contribution presents the variational foundations for the embedding of Euler?Bernoulli beams into 3D solid continua. The Embedded Beam Model (EBM) explicitly incorporates the geometry of the beam/-solid interaction interface. This is achieved by introducing a displacement compatibility constraint alongthe entire beam/solid interaction surface, devised to model the adherence between two models, which posses different kinematical descriptions. The paper especially focuses on the theoretical aspects related to the lateral beam/solid interactions. The proposed variational model yields the Euler-Lagrange equations for the coupled problem, which are not standard because of the occurrence of interaction forces due to the kinematical constraints prescribed at the beam/solid coupling interface. Numerical strategies, based on the Finite Element Method (FEM), are proposed to handle the variational formulation at the discrete level. These numerical approaches feature no limitations regarding mesh generation for the solid domain and full coupling between beam degrees of freedom and solid kinematics is obtained in the present model.The proposed formulation is validated against the so-called Direct Numerical Simulation approach. The good performance of the proposed EBM strategy provides a solid groundwork for future improvements, yielding a methodology with strong potential for the analysis of reinforced structures.https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045794917312233publishedVersionFil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.Ingeniería Estructural2018info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdf0045-7949http://hdl.handle.net/11086/562632enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Digital Universitario (UNC)instname:Universidad Nacional de Córdobainstacron:UNC2026-10-01T10:24:27Zoai:rdu.unc.edu.ar:11086/562632Institucionalhttps://rdu.unc.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://rdu.unc.edu.ar/oai/snrdoca.unc@gmail.comArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:25722026-10-01 10:24:28.189Repositorio Digital Universitario (UNC) - Universidad Nacional de Córdobafalse
dc.title.none.fl_str_mv A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
title A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
spellingShingle A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
Turello, D. F.
Solid mechanical coupling
Soil-pile interaction effects
Variational formulation
TECHNOLOGY
title_short A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
title_full A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
title_fullStr A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
title_full_unstemmed A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
title_sort A variational approach to embed 1D beam models into 3D solid continua
dc.creator.none.fl_str_mv Turello, D. F.
Sánchez, P. J.
Blanco, P. J.
Pinto, F.
author Turello, D. F.
author_facet Turello, D. F.
Sánchez, P. J.
Blanco, P. J.
Pinto, F.
author_role author
author2 Sánchez, P. J.
Blanco, P. J.
Pinto, F.
author2_role author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Solid mechanical coupling
Soil-pile interaction effects
Variational formulation
TECHNOLOGY
topic Solid mechanical coupling
Soil-pile interaction effects
Variational formulation
TECHNOLOGY
dc.description.none.fl_txt_mv Fil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.
Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.
Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.
Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
This contribution presents the variational foundations for the embedding of Euler?Bernoulli beams into 3D solid continua. The Embedded Beam Model (EBM) explicitly incorporates the geometry of the beam/-solid interaction interface. This is achieved by introducing a displacement compatibility constraint alongthe entire beam/solid interaction surface, devised to model the adherence between two models, which posses different kinematical descriptions. The paper especially focuses on the theoretical aspects related to the lateral beam/solid interactions. The proposed variational model yields the Euler-Lagrange equations for the coupled problem, which are not standard because of the occurrence of interaction forces due to the kinematical constraints prescribed at the beam/solid coupling interface. Numerical strategies, based on the Finite Element Method (FEM), are proposed to handle the variational formulation at the discrete level. These numerical approaches feature no limitations regarding mesh generation for the solid domain and full coupling between beam degrees of freedom and solid kinematics is obtained in the present model.The proposed formulation is validated against the so-called Direct Numerical Simulation approach. The good performance of the proposed EBM strategy provides a solid groundwork for future improvements, yielding a methodology with strong potential for the analysis of reinforced structures.
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0045794917312233
publishedVersion
Fil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Turello, D. F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación en Métodos Computacionales; Argentina.
Fil: Sánchez, P. J. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Grupo de Investigación en Métodos Numéricos en Ingeniería; Argentina.
Fil: Blanco, P. J. Laboratorio Nacional de Computación Científica; Brasil.
Fil: Blanco, P. J. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Medicina Asistida por Computación Científica; Brasil.
Fil: Pinto, F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Pinto, F. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentina.
Ingeniería Estructural
description Fil: Turello, D. F. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv 0045-7949
http://hdl.handle.net/11086/562632
identifier_str_mv 0045-7949
url http://hdl.handle.net/11086/562632
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositorio Digital Universitario (UNC)
instname:Universidad Nacional de Córdoba
instacron:UNC
reponame_str Repositorio Digital Universitario (UNC)
collection Repositorio Digital Universitario (UNC)
instname_str Universidad Nacional de Córdoba
instacron_str UNC
institution UNC
repository.name.fl_str_mv Repositorio Digital Universitario (UNC) - Universidad Nacional de Córdoba
repository.mail.fl_str_mv oca.unc@gmail.com
_version_ 1877859158012723200
score 12.854657

Publicaciones similares