PLCd – PLastic Crack dynamic

PLCd (PLastic Crack dynamic) es un código de elementos finitos diseñado para la simulación numérica del comportamiento dinámico no lineal en sistemas estructurales complejos. Ha sido desarrollado en el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) y el Departamento de Estructuras y Resistencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) .

Análisis de estructuras de mampostería

El primer conjunto de imágenes ilustra la aplicación de PLCd a la simulación del comportamiento de muros de mampostería bajo desplazamiento lateral.

• • La figura de la izquierda muestra el patrón de grietas y la evolución del desplazamiento.
  • La figura central representa el daño progresivo en la estructura de hormigón circundante.
  • La figura de la derecha resalta la distribución del daño en el relleno de mampostería, donde se pueden identificar claramente los mecanismos de falla y agrietamiento diagonal.

Materiales compuestos: análisis de fallos

El segundo conjunto de imágenes demuestra el uso de PLCd en el estudio de fallas en laminados compuestos con sujetadores mecánicos.

• • La simulación numérica (izquierda) captura el inicio y la propagación de grietas alrededor de los agujeros, mostrando las zonas de máxima concentración de daños.
  • La imagen experimental (derecha) presenta la prueba física correspondiente, confirmando el patrón de fractura predicho por el modelo numérico.

PLCd (PLastic Crack dynamic) es un código de elementos finitos formulado implícitamente para la simulación numérica del comportamiento dinámico no lineal en sistemas estructuralmente complejos. Se desarrolla conjuntamente en el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) y el Departamento de Estructuras y Resistencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) .

PLCd es un paquete de software académico. Su versión inicial se lanzó en 1989 y ha estado en continuo desarrollo desde entonces, con mejoras impulsadas por la investigación continua.

Los desarrolladores detrás del código incluyen:
Sergio Oller Martínez, Bibiana María Luccioni, Omar Salomón, Alexandru Hanganu, Eduardo J. Car, Laurentiu Neamtu, Fernando Zalamea, Fernando Rastellini, Liz Gabriela Nallim, Pablo Mata Almonacid, Xavier Martínez, Maritzabel Molina Herrera, Jairo A. Paredes, Cuauhtémoc Escudero Torres, Facundo J. Bellomo, Ricardo Daniel Quinteros, Fermín Otero Gruer, Ester Comellas Sanfeliu, Lucia Grăţiela Barbu, Stefano Zaghi, Alejandro Cornejo y Sergio Jiménez.

En 1993, el PLCd recibió un premio argentino otorgado por IBM en las áreas de Ciencias Exactas, Ingeniería, Física, Astronomía y Matemáticas. El reconocimiento se concedió en reconocimiento a su aplicación en la «Simulación Numérica de Estructuras Fabricadas con Materiales Friccionales», y fue recogido por los profesores Oller y Luccioni.

Características y capacidades principales

• • Programación y plataformas : PLCd está implementado en FORTRAN y es totalmente paralelizado. Es compatible con Linux y Windows.
  • Alcance del análisis : Se centra en problemas de mecánica de sólidos (cuasiestáticos, dinámicos o sísmicos), considerando no linealidades tanto materiales como geométricas. Los análisis dinámicos utilizan el esquema de integración temporal de Newmark.
  • Tipos de elementos :
    • Sólidos 3D : elementos tetraédricos (de 4 o 10 nodos) y elementos hexaédricos (de 8 o 20 nodos).
    • Sólidos 2D : elementos triangulares (de 3 o 6 nodos) y cuadriláteros (de 4, 8 o 9 nodos).
    • Vigas : Elementos de viga Timoshenko con 3 o 4 nodos, con integración numérica a lo largo de la sección transversal.
    • Carcasas : basadas en la formulación DKT-OPT utilizando el modo solucionador implícito.

  • Opciones del solucionador :
    • Solucionador implícito : como arriba.
    • Solucionador de pasos de tiempo explícitos : Incluye elementos de capa laminada avanzados ( BST , LBST y EBST ) sin rotación . Las curvaturas se aproximan utilizando un conjunto de elementos vecinos, siguiendo las formulaciones introducidas por Eugenio Oñate, Francisco Zárate y Fernando Flores.

  • Modelos de materiales : Admite elasticidad a alta deformación (Neo-Hookeana, Mooney-Rivlin, Yeoh, Ogden, etc.), viscoelasticidad, diversos modelos de daño y plasticidad no asociada con endurecimiento isotrópico y cinemático, donde el endurecimiento isotrópico puede ser positivo, negativo o nulo. Los tensores de rigidez tangente pueden derivarse analítica o numéricamente.
  • Criterios de fluencia : Implementa seis funciones de fluencia: Tresca, von Mises, Mohr-Coulomb (estándar y generalizada), Drucker-Prager, Lubliner-Oller, y un criterio basado en el daño basado en la norma de tensiones principales. La anisotropía general se adapta mediante una formulación basada en mapeos.
  • Materiales compuestos : ofrece tanto homogeneización fenomenológica (utilizando teorías de mezcla clásica y serial/paralela) como homogeneización numérica de dos escalas computacionalmente eficiente, lo que permite representar fielmente el comportamiento no lineal de los componentes compuestos.
  • Análisis de fatiga : proporciona formulaciones dedicadas para fatiga de ciclo alto (HCF), fatiga de ciclo bajo (LCF) y fatiga de ciclo ultrabajo (ULCF) aplicables a metales y materiales compuestos.

PLCd es un paquete de software académico y está destinado únicamente a fines académicos y de investigación.

El código se distribuye en dos formatos diferentes: como ProblemType de GiD y como ejecutables independientes (con datos de entrada ASCII). Ambos formatos se pueden descargar a través de los siguientes enlaces:

• • PLCd as a GiD ProblemType
  • Ejecutable implícito de PLCd
  • Ejecutable EXPLICIT de PLCd v79.11.3  (Linux, versión en uso, empleado para análisis sísmico)
  • Ejecutable EXPLICIT de PLCd v79.11.6  (Linux, última versión, utilizado para análisis sísmico)

Aunque el equipo de desarrollo de PLCd no proporciona soporte técnico formal, consultas, comentarios, solicitudes e informes de errores pueden enviarse por correo electrónico a: plcd@cimne.upc.edu Haremos todo lo posible para ayudarlo con el uso del código.