In this work, we bridge standard adaptive mesh refinement and coarsening on scalable octree background meshes and robust unfitted finite element formulations for the automatic and efficient solution of large-scale nonlinear solid mechanics problems posed on complex geometries, as an alternative to standard body-fitted formulations, unstructured mesh generation and graph partitioning strategies. We pay special attention to those aspects requiring a specialized treatment in the extension of the unfitted h-adaptive aggregated finite element method on parallel tree-based adaptive meshes, recently developed for linear scalar elliptic problems, to handle nonlinear problems in solid mechanics. In order to accurately and efficiently capture localized phenomena that frequently occur in nonlinear solid mechanics problems, we perform pseudo time-stepping in combination with h-adaptive dynamic mesh refinement and rebalancing driven by a-posteriori error estimators. The method is implemented considering both irreducible and mixed (u/p) formulations and thus it is able to robustly face problems involving incompressible materials. In the numerical experiments, both formulations are used to model the inelastic behavior of a wide range of compressible and incompressible materials. First, a selected set of benchmarks are reproduced as a verification step. Second, a set of experiments is presented with problems involving complex geometries. Among them, we model a cantilever beam problem with spherical voids whose distribution is based on a Cubic Closest Packing. This test involves a discrete domain with up to 11.7M Degrees Of Freedom solved in less than two hours on 3072 cores of a parallel supercomputer.


翻译:在这项工作中,我们将标准适应网格改进和粗化连接到可缩放的奥氏树底底底底底部,以及强健不适的固定元素配方,以自动和高效地解决在复杂地貌上出现的大规模非线性固态机械问题,作为标准体装配、无结构网格生成和图形分割战略的替代。我们特别注意那些需要专门处理的方面,即扩展在平行的基于树的可伸缩性树本底部底部的不适宜 h适应性总总元素方法,最近为线性天平伸缩问题而开发,以便处理固体机械的非线性问题。为了准确和高效地捕捉在非线性固态机械问题中经常出现的局部非线性非线性固态固态固态机械问题,我们用假的时序步制网格结合了标准体型的动态网格改进和图案。我们采用这种方法时既考虑到不易摄取、又混合的模型(u/p)配方制成,因此能够强有力地面对与压性材料有关的问题。在数字实验中,两种可精确地平面的制的制的公式都用于模拟的基质试验。在模拟中采用一种模拟的模型中,一种模拟的基底底底压式的模型中,在一系列的模型中采用一系列的基质试验。

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