Simulación multiescala de un Aluminio fisurado implementando un método que integre MD y FEM

Velilla Díaz, Wilmer SegundoLancheros Suárez, Valery JoséPacheco Agámez, Miguel José2023-03-012023-03-012023-03-01https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7291Forty percent of the applications of Aluminum are made in its pure composition. In addition, fine grain size at the nanoscale shows ultimate tensile strength (UTS) on a scale of GPA. However, coarse grain size shows a UTS on MPa. This investigation studied the implementation of a multiscale method that couples molecular dynamics simulation results with the finite element method to estimate continuum properties. Atom-to-Continuum (ATC) method used positions and interatomic forces estimated from molecular dynamics simulations. The embedded atomic method for Aluminum proposed by Medelev was implemented in the simulation of a uniaxial tensile test in mode I for different grain sizes. ATC used a localization function that calculates the contribution of forces and positions on the estimation of stress on a material point. Local stress values estimated on material points (nodes) were interpolated with the lineal shape functions of the mesh. The ultimate tensile strength was compared with Hardy’s formulation. Results from different grain sizes showed a similar behavior but high relative differences values with Hardy's formulation. In addition, the investigation showed that grain size influences the strength of cracked single-crystal Aluminum.RESUMEN..........1ABSTRACT..........21. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación........... 31.1. Introducción........... 31.2. Objetivos........... 41.2.1. Objetivo general........... 41.2.2. Objetivos específicos........... 41.3. Estructura de la tesis........... 51.4. Revisión de literatura........... 61.5. Trabajos derivados.......... 102. Capítulo II. Selección del método multiescala.......... 112.1. Introducción........... 112.2. Selección del método multiescala.......... 162.3. Conclusiones............ 173. Capítulo III: Implementación de “Atom-to-continuum”........... 183.1. Introducción.......... 183.2. Teoría y modelo.......... 18Simulaciones de dinámica molecular.......... 18Formulación de cantidades del continuo con ATC.......... 22Esfuerzos locales.......... 223.3. Resultados........... 283.4. Conclusiones.......... 344. Capítulo IV. Comparación de ATC con Hardy........... 354.1. Introducción........... 354.2. Esfuerzos locales estimados con ATC.......... 354.3. Verificación de los resultados de esfuerzos globales de ATC con Hardy.......... 374.4. Discusión.......... 384.5. Conclusiones.......... 425. Conclusiones Generales y futuros trabajos ...........435.1. Objetivo específico I: ..........435.2. Objetivo específico II:.......... 435.3. Objetivo específico III:.......... 435.4. Futuros trabajos........... 446. Bibliografía........... 45application/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023Simulación multiescala de un Aluminio fisurado implementando un método que integre MD y FEMTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Simulación multiescalaDinámica molecularElementos finitosTamaño de granoResistencia última a la tensiónAtom-to-continuumMultiscale simulationMolecular dynamicFinite elementsGrain sizeUltimate tensile strengthAtom-to-continuum