Towards a high-performance computing finite element simulation framework for virtual testing of composite structures

Abstract

his doctoral thesis aims at developing and implementing a computational framework for performing virtual testing of composite structures using a High-Performance Computing (HPC) environment. In this sense, this thesis presents several novel constitutive models based on the continuum damage mechanics theory and their implementation in the HPC-base Finite Element (FE) simulation code called Alya. The verification and validation of the models are performed comparing the numerical predictions with analytical formulations and experimental data. The comparisons demonstrate not only the reliability of the damage models but also the potential of an HPC-based environment for Virtual Testing of COmposite STructures. Therefore, the outcome of this thesis is both the formulation of new fracture models and the numerical framework named Alya-VITECOST

L’objectiu d’aquesta tesis doctoral és el desenvolupament i implementació d’un marc computacional d’alt rendiment (HPC, de les sigles en anglès de High Performance Computing) amb el fi de realitzar proves virtuals d’estructures fetes de materials compòsits. En aquest sentit, aquesta tesis presenta la formulació de diversos models constitutius basats en la teoria de la mecànica de danys continus així com la seva implementació en el codi de simulació HPC anomenat Alya. La verificació i validació dels models i la seva implementació es realitza comparant les prediccions numèriques amb solucions analítiques i dades experimentals. Els resultats demostren la fiabilitat dels models formulats així com el potencial i avantatges oferts pels codis de simulació HPC. Per tant, el resultat d’aquesta tesis és tant la formulació dels models de dany progressiu com el marc numèric de simulació anomenat Alya-VITECOST.