We extend the unfitted $h$-adaptive Finite Element Method ($h$-AgFEM) on parallel tree-based adaptive meshes, recently developed for linear scalar elliptic problems, to handle nonlinear problems in solid mechanics. Leveraging $h$-AgFEM on locally-adapted, non-conforming, tree-based meshes, and its parallel distributed-memory implementation, we can tackle large-, multi-scale problems posed on complex geometries. On top of that, in order to accurately and efficiently capture localized phenomena that frequently occur in nonlinear solid mechanics problems, we propose an algorithm to perform pseudo time-stepping in combination with $h$-adaptive dynamic mesh refinement and re-balancing 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 state-of-the-art 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 Cube Closest Packing (CCP). This test involves a discrete domain with up to 11.7M Degrees Of Freedom (DOFs) solved in less than two hours on 3072 cores of a parallel supercomputer.


翻译:我们推广了基于平行树基适应性适应性细微胶片的不适宜美元适应性软质元素法($h$-AgFEM),这是最近针对线性电弧椭圆形问题开发的,目的是处理固体机械中的非线性问题。用当地适应性、不兼容、基于树的胶片来利用$h$-AgFEM,以及其平行分布式执行,我们就可以解决复杂地貌上出现的大规模、多规模的问题。此外,为了准确和高效地捕捉经常发生在非线性固态机械问题中的局部现象,我们建议使用一种算法,与美元适应性动态中间线问题结合进行假时间跨步式改进和重新平衡。 使用这种方法时,考虑到不可降和混合的(u/p)配方,因此能够强有力地面对与压缩性材料有关的问题。 在数字实验中,两种配方都用来模拟一个宽度的缩放式CP的缩放行为, 一种压缩式的缩略式的缩略度是第二步数, 的缩缩式的缩式的缩式的缩略式的缩式的缩式的缩式测试是制, 的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式的缩式, 。

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