Numerical Modeling For Fracture Mechanics Problems Using The Open-source Fenics Platform

Resumen

 La mecánica de la fractura es el enfoque mecánico de los procesos de fractura, que surgió debido a las limitaciones en la aplicación de los conceptos tradicionales de la Mecánica de Materiales para predecir el comportamiento de los materiales fisurados. Las soluciones analíticas de los problemas con este enfoque pueden ser inalcanzables, lo que permite el uso de la modelización numérica, como el método de los elementos finitos. Sin embargo, el uso de software más avanzado que resuelve numéricamente problemas de ingeniería está limitado por su elevado coste. FEniCS es una plataforma computacional de código abierto que resuelve ecuaciones diferenciales parciales por el método de los elementos finitos. Así, a partir de un tutorial para esta plataforma computacional, este trabajo propone reproducir un problema clásico de mecánica de fractura elástica lineal, basado en la validación de una comparación de un problema elástico lineal con el software comercial ANSYS ®. Con la ayuda del tutorial proporcionado, se construyó un código para modelar un ensayo de flexión en tres puntos. Implementado con la ayuda de Gmsh y Paraview, fue posible obtener resultados satisfactorios, y demostrar que FeniCS es una herramienta potente y accesible para resolver problemas de mecánica de fractura.