Un método de punto material para capas delgadas con contacto por fricción

Presentamos un método novedoso para la simulación de capas delgadas con contacto por fricción utilizando una combinación del Método de Punto Material (MPM) y elementos finitos de subdivisión. La cinemática de la capa se asume que sigue un modelo de capa continua que se descompone en un movimiento de Kirchhoff-Love que rota las normales a la superficie media, seguido de cizallamiento y compresión/extensión del material a lo largo de la normal de la superficie media. Usamos esta descomposición para diseñar un modelo constitutivo elastoplástico para resolver el contacto por fricción al desacoplar la resistencia al contacto y el cizallamiento de los componentes de resistencia a la flexión del estrés. Mostramos que al resolver el contacto por fricción con un enfoque continuo, nuestro enfoque híbrido Lagrangiano/Euleriano es capaz de simular escenarios difíciles de contacto de capas con cientos de miles a millones de grados de libertad. Sin necesidad de detección o resolución de colisiones, nuestro método se ejecuta en unos pocos minutos por fotograma en estos ejemplos de alta resolución. Además, mostramos que nuestra técnica se acopla naturalmente con otros métodos tradicionales de MPM para simular materiales granulares y relacionados.