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Solution of the nonlinear high-fidelity generalized method of cells micromechanics relations via order-reduction techniques

  • The High-Fidelity Generalized Method of Cells (HFGMC) is one technique, distinct from traditional finite-element approaches, for accurately simulating nonlinear composite material behavior. In this work, the HFGMC global system of equations for doubly periodic repeating unit cells with nonlinear constituents has been reduced in size through the novel application of a Petrov-Galerkin Proper Orthogonal Decomposition order-reduction scheme in order to improve its computational efficiency. Order-reduced models of an E-glass/Nylon 12 composite led to a 4.8–6.3x speedup in the equation assembly/solution runtime while maintaining model accuracy. This corresponded to a 21–38% reduction in total runtime.Thesignificant difference in assembly/solution and total runtimes was attributed to the evaluation of integration point inelastic field quantities; this step was identical between the unreduced and order-reduced models. Nonetheless, order-reduced techniques offer the potential to significantlyThe High-Fidelity Generalized Method of Cells (HFGMC) is one technique, distinct from traditional finite-element approaches, for accurately simulating nonlinear composite material behavior. In this work, the HFGMC global system of equations for doubly periodic repeating unit cells with nonlinear constituents has been reduced in size through the novel application of a Petrov-Galerkin Proper Orthogonal Decomposition order-reduction scheme in order to improve its computational efficiency. Order-reduced models of an E-glass/Nylon 12 composite led to a 4.8–6.3x speedup in the equation assembly/solution runtime while maintaining model accuracy. This corresponded to a 21–38% reduction in total runtime.Thesignificant difference in assembly/solution and total runtimes was attributed to the evaluation of integration point inelastic field quantities; this step was identical between the unreduced and order-reduced models. Nonetheless, order-reduced techniques offer the potential to significantly improve the computational efficiency of multiscale calculations.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Annika Robens-Radermacher, T. E. Lacy Jr., B. A. Bednarcyk, E. J. Pineda, S. M. Arnold, T. M. Ricks
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Mathematical Problems in Engineering
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.0 Abteilungsleitung und andere
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Hindawi Publishing Corporation
Verlagsort:Kairo, Ägypten
Jahrgang/Band:2018
Erste Seite:Article ID 3081078-1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:HFGMC; High-Fidelity; Micromechanics
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
DOI:10.1155/2018/3081078
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-445303
ISSN:1024-123X
ISSN:1563-5147
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:21.03.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:29.03.2018
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