Developement of Fem-Dem Combined Method for Fracture Analysis of a Continuous Media

A simple FEM–DEM technique for fracture prediction in materials and structures

“…Some advantages and differences with similar procedures such as the EET [12,17,30] can be highlighted: -The failure criterion is considered at the mid-point of the element sides using a smooth stress field which does not need any additional considerations such as stabilization, or complex mixed finite element formulations. -Damaging the element sides implies that the two elements sharing the side reduce its stiffness simultaneously.…”

“…The FEM-DEM transition is done without remeshing. Although several of the ideas on which this paper is based have been studied previously [12,17,30], the current development has enabled a new and promissing approach to solving the problem of fracture propagation in a continuum.…”

“…The method extends a well defined crack opening methodology termed Element Elimination Technique (EET) [12,17,30] that creates discrete elements at the crack lips. Onset of cracking at the mid-point of the element sides is governed by a standard single parameter damage model.…”

Predicción de fracturas en estructuras de hormigón combinando los métodos de elementos finitos y de elementos discretos

“…Cuando el daño que se induce en un elemento es mayor que un cierto valor se considera que la rigidez del elemento se encuentra tan disminuida que es posible eliminarlo; para ello se utiliza una técnica de eliminación de elementos [6][7][8]. En ese momento se crean nuevos elementos discretos en los vértices del tetraedro eliminado (en 3D), lo que permite la apertura de la grieta en el continuo discretizado por los elementos finitos, mientras que los labios de la fisura quedan definidos por los elementos discretos.…”

“…Este trabajo hace uso de una estrategia que utiliza el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés) para discretizar la estructura inicial y seguir su comportamiento bajo cargas crecientes hasta el inicio de la primera fisura. Tras ello se utiliza una técnica de eliminación de los elementos finitos dañados y se introducen elementos discretos en los labios de las fisuras [6][7][8]. La denominada técnica FEM-DEM se ha utilizado con éxito en 2 y 3 dimensiones [9,10] para estudiar el comportamiento no lineal y el fallo de estructuras de hormigón y mampostería bajo diferentes solicitaciones cuasi-estáticas y dinámicas.…”