Advanced simulation of damage of reinforced concrete structures under impact

Abstract

The efficiency of the discrete element method for studying the fracture of heterogeneous media has been demonstrated, but it is limited by the size of the computational model. A coupling between the discrete element and the finite element methods is proposed to handle the simulation of impacts on large structures. The structure is split into sub-domains in each of which the method of analysis is adapted to optimise the modelling of the structure behaviour under impact. The DEM takes naturally into account the discontinuities and is used to model the media in the impact zone. The remaining structure is modelled by the FEM. Proposed combined DE/FE algorithm is implemented in the EUROPLEXUS fast dynamics software and parallelised with MPI formalism. The efficiency of the EUROPLEXUS multi-domain MPI parallel version is tested.

La modélisation des structures par éléments discrets est bien adaptée aux problèmes dynamiques mettant en jeu de la fragmentation mais elle est difficile à mettre en œuvre sur des structures de grande taille. Couplée à une méthode aux éléments finis, cette méthode devient performante pour simuler le comportement des ouvrages en béton armé soumis à des impacts autant à l'échelle locale de l'impact qu'au niveau global de la structure. Dans un formalisme multi-domaine, les éléments discrets sont utilises dans la zone localisée de fort endommagement alors que les éléments finis sont employés pour le reste de la structure. L'algorithme combinant éléments discrets et éléments finis est implanté dans le code de dynamique rapide EUROPLEXUS et parallélisé à l'aide du formalisme MPI.

Keywords:

• discrete elements
• finite elements
• coupling
• fast dynamics
• parallelism

Mots-clés:

• éléments discrets
• éléments finis
• couplage
• dynamique rapide
• parallélisme