Modellazione computazionale di problemi multi-fisici accoppiati nell’ingegneria civile, nucleare, ambientale e nella geofisica

Francesco Pesavento  francesco.pesavento@dicea.unipd.it
Lorenzo Sanavia  lorenzo.sanavia@unipd.it
Bernhard Schrefler  bernhard.schrefler@dicea.unipd.it
Carlo Peruzzo  mailcarloperuzzo@gmail.com
Andrea Voltan  andrea.voltan@dicea.unipd.it
Claudio Gavagnin  gavagninclaudio@gmail.com

CONTATTI TELEFONICI
Francesco Pesavento 049 8275588
Lorenzo Sanavia 049 8275599

Tematiche di ricerca:

  • Modellazione matematica e numerica di materiali cementizi e geomateriali
    In questo campo di ricerca, si sviluppa una formulazione generale per la simulazione del comportamento accoppiato non-lineare di materiali cementizi e geomateriali. Tale formulazione si basa sulla Meccanica dei mezzi porosi multifase e in particolare sulla TCAT (Thermodynamic Constrained Averaging Theory) che assicura che i modelli sviluppati siano termodinamicamente coerenti a tutte le scale considerate. La forma finale del modello matematico è discretizzata alla macroscala con il Metodo agli Elementi Finiti o mediante l’Analisi Isogeometrica. Il modello numerico è applicato alla soluzione di vari problemi dell’ingegneria fra cui: valutazione delle prestazioni del calcestruzzo in fase di maturazione in strutture massicce, studio di materiali cementizi soggetti a cicli di gelo/disgelo, a processi di leaching o reazioni silice-alcali (e tutti gli effetti meccanici correlati), interventi di ripristino strutturale, analisi del comportamento di strutture in calcestruzzo esposte ad alte temperature (ad esempio durante un incendio), consolidazione termo-idro-meccanica, comportamento sismico/dinamico di strutture in terra, collasso dei suoli, instabilità dei pendii e frane catastrofiche, ecc.
  • Modellazione multifisica della localizzazione delle deformazioni e della frattura
    La localizzazione delle deformazioni e la formazione e propagazione delle fratture nei solidi e nelle strutture sono due tra i problemi più comuni nell’ingegneria strutturale con applicazioni industriali. Il primo può portare alla formazione di fessure e al collasso strutturale e, assieme alla formazione e propagazione delle fessurazioni, sono elementi chiave in molti problemi multi-campo di natura multifisica, quali la frattura termo-meccanica, la frattura dovuta a radiazioni o infragilimento da idrogeno e la frattura indotta da effetti chimici o da variazioni della pressione interstiziale in condizioni isoterme e non isoterme. Il contributo del gruppo riguarda sia gli approcci classici che quelli di più recente concezione, quali la meccanica della frattura elastica-lineare, i modelli di zona coesiva, il metodo degli elementi finiti esteso (XFEM), le tecniche di remeshing, i metodi meshless arricchiti (es. Peridinamica) e gli approcci continui per la simulazione della frattura come per esempio il phase-field e i metodi di danno non-locale, tenendo in considerazione anche la Criticità Auto-Organizzata. Lo studio della localizzazione delle deformazioni si effettua nei suoli con modelli regolarizzati (visco-plastici e/o modelli costitutivi non-locali).
  • Depositi di rifiuti radioattivi – Collasso di pendii e frane
    Scopo di questa ricerca è la simulazione, mediante un modello generale, delle condizioni di sicurezza di depositi profondi di scorie radioattive o di pendii naturali soggetti a pioggia o terremoti. Nel primo caso si studia il comportamento termo-idro-meccanico delle barriere in calcestruzzo o in bentonite e della roccia argillosa dei siti di stoccaggio, oppure la formazione di fessurazioni dovute ad essicamento nelle zone di scavo dei siti. Nel secondo caso si simula l’innesco di frane, anche catastrofiche.
  • Incendi nelle gallerie
    L’obiettivo finale di questa ricerca è simulare gli incendi in galleria a partire dalla fase di combustione fino allo sviluppo e propagazione dell’incendio, valutando i flussi termici che possono mettere a rischio la struttura in calcestruzzo (che è trattato come mezzo poroso multifase). A tal fine, è stato messo a punto un tool innovativo per la sincronizzazione di un software CFD (Computational Fluid Dynamic) con un codice avanzato per l’analisi del comportamento del calcestruzzo esposto a temperature elevate.

Parole chiave: Materiali porosi multifase non-isotermi, analisi numerica avanzata, danno e frattura, terreni e calcestruzzi, incendi e altre condizioni estreme, dinamica, problemi non-lineari accoppiati, localizzazione delle deformazioni.