Cohesive Particle Model using the Discrete Element Method on the Yade PlatformReport as inadecuate




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1 3S-R - Laboratoire sols, solides, structures - risques Grenoble 2 Department of Mechanics

Abstract : This thesis describes implementation of particle-based model of concrete using the Discrete Element Method DEM using the Yade platform. DEM discretizes given domain using packing of spherical particles of which motion is governed via local contact laws and Newton-s equations. Continuity is modeled via pre-established cohesive contacts between particles, while discontinuous behavior arises naturally from their failure. Concrete is modeled as a homogeneous material, where particles are purely discretization units not representing granula, mortar or porosity; the local contact law features damage, plasticity and viscosity and calibration procedures are described in detail. This model was implemented on the Yade platform, substantially enhanced in the course of our work and described for the first time in all its aspects here. As platform for explicit dynamic simulations, in particular the DEM, it is designed as highly modular toolkit of reusable algorithms. The computational part is written in c++ for efficiency and supports shared-memory parallel computation. Python, popular scripting language, is used for rapid and concise simulation setup, control and post-processing; Python also provides full access to most internal data. Good practices documentation in particular leading to

Résumé : Cette thèse décrit un modèle de béton utilisant la méthode des éléments discrets DEM et le code de calcul Yade. La DEM discrétise un volume avec des particules sphériques dont les mouvements sont déterminés par des lois de comportement locales et les équations de Newton. La continuité du matériau est représentée par des contacts cohésifs entre les particules; les discontinuités apparaissent naturellement lors de l-endommagement de ces contacts. Le béton est considéré comme un matériau homogène; les particules ne sont qu-une méthode particulière de discrétisation et ne représentent pas la géométrie des granulats, du ciment ou des vides; la loi du comportement locale comprend l-endommagement, la plasticité et la viscosité; la calibration du modèle est décrite en détail. Ce modèle a été implementé dans la plateforme Yade, profondément enrichie pendant ce travail; cette thèse décrit pour la première fois de manière complète le code de calcul Yade. Si Yade est prévu principalement pour la DEM, la modularité et la possibilité d-utiliser grandes parties du code dans le développement de nouvelles approches re-utilisabilité y sont tout de même des éléments importants. La partie calcul est programmée en c++ pour la performance et le calcul parallèle mémoire partagée. Des scripts en langage python, l-un des plus répandus des langage de script, sont utilisés pour décrire les simulations de manière rapide et concise, contrôler l-exécution et post-traiter les résultats; Python permet l-accès aux données internes en cours de simulation. La pérennité des développements est encouragée par la plateforme, en particulier par l-exigence de documentation.

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Mots-clés : méthode des éléments discrets dynamique programmation numérique béton

keyword : concrete discrete element method dynamic numerical programming





Author: Václav Šmilauer -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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