Modelo multi-escala con fracturas cohesivas en ambas escalas

En este trabajo se presentan resultados preliminares sobre un modelo multi-escala semiconcurrente para materiales con ablandamiento. Se propone una formulación mixta para la simulación de discontinuidades en los desplazamientos a ser usada en ambas escalas. La tensión sobre la fisura es considerada como incógnita del sistema de ecuaciones junto al campo de desplazamientos, y el salto se obtiene mediante la relación constitutiva (Ley tensión-separación). Se reformulan los principios axiomáticos propuestos por P.J. Blanco y S.M. Giusti (P.J. Blanco y S.M. Giusti, Journal of Elasticity, (2013)) y el concepto de inyección propuesto por P.J. Sánchez et al (P.J. Sánchez et al, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg, 200:1220-1236 (2011)) para lograr una respuesta objetiva. La tensión proyectada sobre la normal de la fisura de la macro escala se inyecta en la fisura localizada del RVE, logrando como variable dual el salto en el campo de desplazamiento para la escala superior. De esta forma, en la fase estable del material la inyección en la transición de escalas mantiene la estructura clásica (partiendo de una compatibilización de deformaciones), mientras que en la fase no estable el proceso de transición sigue un camino inverso (partiendo de una compatibilización de tensiones sobre la localización en la micro escala). De esta manera se logra una inyección híbrida mediante deformaciones en el primer caso y tensiones en el segundo caso. Finalmente, se presentan ejemplos de homogeneización de la respuesta en problemas de fractura transversal de compuestos reforzados con fibras longitudinales.Postprint (published version

Modelo multi-escala con fracturas cohesivas en ambas escalas

En este trabajo se presentan resultados preliminares sobre un modelo multi-escala semiconcurrente para materiales con ablandamiento. Se propone una formulación mixta para la simulación de discontinuidades en los desplazamientos a ser usada en ambas escalas. La tensión sobre la fisura es considerada como incógnita del sistema de ecuaciones junto al campo de desplazamientos, y el salto se obtiene mediante la relación constitutiva (Ley tensión-separación). Se reformulan los principios axiomáticos propuestos por P.J. Blanco y S.M. Giusti (P.J. Blanco y S.M. Giusti, Journal of Elasticity, (2013)) y el concepto de inyección propuesto por P.J. Sánchez et al (P.J. Sánchez et al, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg, 200:1220-1236 (2011)) para lograr una respuesta objetiva. La tensión proyectada sobre la normal de la fisura de la macro escala se inyecta en la fisura localizada del RVE, logrando como variable dual el salto en el campo de desplazamiento para la escala superior. De esta forma, en la fase estable del material la inyección en la transición de escalas mantiene la estructura clásica (partiendo de una compatibilización de deformaciones), mientras que en la fase no estable el proceso de transición sigue un camino inverso (partiendo de una compatibilización de tensiones sobre la localización en la micro escala). De esta manera se logra una inyección híbrida mediante deformaciones en el primer caso y tensiones en el segundo caso. Finalmente, se presentan ejemplos de homogeneización de la respuesta en problemas de fractura transversal de compuestos reforzados con fibras longitudinales

Modelo multi-escala con fracturas cohesivas en ambas escalas

En este trabajo se presentan resultados preliminares sobre un modelo multi-escala semiconcurrente para materiales con ablandamiento. Se propone una formulación mixta para la simulación de discontinuidades en los desplazamientos a ser usada en ambas escalas. La tensión sobre la fisura es considerada como incógnita del sistema de ecuaciones junto al campo de desplazamientos, y el salto se obtiene mediante la relación constitutiva (Ley tensión-separación). Se reformulan los principios axiomáticos propuestos por P.J. Blanco y S.M. Giusti (P.J. Blanco y S.M. Giusti, Journal of Elasticity, (2013)) y el concepto de inyección propuesto por P.J. Sánchez et al (P.J. Sánchez et al, Comp. Methods Appl. Mech. Engrg, 200:1220-1236 (2011)) para lograr una respuesta objetiva. La tensión proyectada sobre la normal de la fisura de la macro escala se inyecta en la fisura localizada del RVE, logrando como variable dual el salto en el campo de desplazamiento para la escala superior. De esta forma, en la fase estable del material la inyección en la transición de escalas mantiene la estructura clásica (partiendo de una compatibilización de deformaciones), mientras que en la fase no estable el proceso de transición sigue un camino inverso (partiendo de una compatibilización de tensiones sobre la localización en la micro escala). De esta manera se logra una inyección híbrida mediante deformaciones en el primer caso y tensiones en el segundo caso. Finalmente, se presentan ejemplos de homogeneización de la respuesta en problemas de fractura transversal de compuestos reforzados con fibras longitudinales

Meso-scale fracture simulation using an augmented Lagrangian approach

A cohesive zone model implemented in an augmented Lagrangian functional is used for simulation of meso-scale fracture problems in this paper. The method originally developed by Lorentz is first presented in a rigorous variational framework. The equivalence between the stationary point of the one-field problem and the saddle point of the mixed formulation is proved by solving the double inequality of the mixed functional. An adaptation to simulate fracture phenomena in the meso-scale via mesh modification is also presented as an algorithm to insert zero-thickness interface elements based on Lagrange multipliers, boarding the non-trivial task of the field interpolation for different crack paths (plain and tortuous). A suitable tool to study the matrix fracture and debonding phenomena in composites with strongly different component stiffnesses that avoids ill-conditioning matrices associated with intrinsic cohesive zone models is obtained. The method stability is discussed using a simple patch test. Some numerical applications to fracture problems taking into account the mesostructure and, particularly, the study of transverse failure of longitudinal fiber reinforced epoxy and the fracture in concrete specimens are included in the paper. Comparing the numerical results with the experimental results obtained by other researchers, the paper introduces a discussion about the influence of coarse aggregate volume in meso-scale fracture mechanisms in concrete L-shaped specimens.Peer Reviewe

Automated quantification of protein periodic nanostructures in fluorescence nanoscopy images: abundance and regularity of neuronal spectrin membrane-associated skeleton

Abstract Fluorescence nanoscopy imaging permits the observation of periodic supramolecular protein structures in their natural environment, as well as the unveiling of previously unknown protein periodic structures. Deciphering the biological functions of such protein nanostructures requires systematic and quantitative analysis of large number of images under different experimental conditions and specific stimuli. Here we present a method and an open source software for the automated quantification of protein periodic structures in super-resolved images. Its performance is demonstrated by analyzing the abundance and regularity of the spectrin membrane-associated periodic skeleton (MPS) in hippocampal neurons of 2 to 40 days in vitro, imaged by STED and STORM nanoscopy. The automated analysis reveals that both the abundance and the regularity of the MPS increase over time and reach maximum plateau values after 14 DIV. A detailed analysis of the distributions of correlation coefficients provides indication of dynamical assembly and disassembly of the MPS