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English title:	Lattice model frameworks for solving multiscale, multiphysical problems in materials science
Spanish title:	Herramientas basadas en modelos de redes para la resoluci�n de problemas multif�sicos multiescala en ciencia de materiales
English abstract:	Lattice models are a broad classification for a discrete-based approach to materials modeling. They can be seen as an intermediate solution between pure discrete (e.g., molecular dynamics) and pure continuum (e.g., finite elements) numerical methods to solve initial and/or boundary value problems. The main feature of these types of models is that materials are discretized into a set of one-dimensional (discrete) elements whose properties are set so as to fulfill specific properties at the continuum scale. Although this approach was already introduced in 1941 by Hrennikoff for solving problems of elasticity, it gained much attention in the late 90�s for analyzing fracture processes in quasi-brittle materials such as cementitious materials. More recently, with the rise in computational power, lattice models have been extended to other types of problems such as diffusion or heat transfer, but mostly applied to the concrete. In this work, we will present relevant aspects in lattice modeling, with a special focus on other types of materials and applications. In the first place, we will present two different approaches to mesh generation (i.e., Delaunay vs. Voronoi), and will discuss the choice of the element type (i.e., identification of relevant degrees of freedom) depending on the physical problem to solve. Then, we will cover certain numerical aspects such as the mathematical discretization of the set of partial differential equations and the solving strategies for these types of problems. Finally, we will gain insight into multiphysics coupling. We will illustrate the aforementioned features with the latest results from our research group, namely on multiscale, multiphysics modeling in different types of applications: design of a new class of fiber-reinforced cement-based composites, thermomechanical characterization of energy harvesting ceramic devices, diffusion-induced damage in graphite active particles in Li-ion batteries, or design of tailor-made metamaterials for orthopedics.
Spanish abstract:	Los modelos de redes son una clasificaci�n amplia para un tipo de enfoque discreto para el modelado de materiales. Pueden verse como una soluci�n intermedia entre los m�todos num�ricos discretos (por ejemplo, la din�mica molecular) y los continuos (por ejemplo, elementos finitos), para resolver problemas de valores iniciales y/o en frontera. La caracter�stica principal de este tipo de modelos es que los materiales se discretizan en un conjunto de elementos unidimensionales (discretos) cuyas propiedades se calibran para cumplir propiedades espec�ficas en la escala del continuo. Aunque este enfoque ya fue introducido en 1941 por Hrennikoff para resolver problemas de elasticidad, gan� mucha atenci�n a finales de los a�os 90 para analizar los procesos de fractura en materiales cuasifr�giles como el cemento. Recientemente, con el aumento del poder de c�lculo, los modelos de redes se han extendido a otros tipos de problemas como la difusi�n o la transferencia de calor, pero la aplicaci�n principal ha sido el hormig�n. En este trabajo presentaremos aspectos relevantes en el modelado de redes, prestando especial atenci�n en otro tipo de materiales y aplicaciones. En primer lugar, presentaremos dos enfoques diferentes para la generaci�n de mallas (Delaunay vs.Voronoi), y discutiremos la elecci�n del tipo de elemento (identificaci�n de grados de libertad relevantes) dependiendo del problema f�sico a resolver. Luego, cubriremos ciertos aspectos num�ricos como la discretizaci�n matem�tica del conjunto de ecuaciones en derivadas parciales y las estrategias de resoluci�n para este tipo de problemas. Finalmente, obtendremos informaci�n sobre acoplamiento multif�sico. Ilustraremos las caracter�sticas antes mencionadas con los �ltimos resultados obtenidos por nuestro grupo de investigaci�n, concretamente en el modelado multif�sico multiescala para diferentes tipos de aplicaciones: dise�o de una nueva clase de cementosos reforzados con fibras, caracterizaci�n termomec�nica de dispositivos cer�micos para la captaci�n de energ�a, da�o inducido por difusi�n en part�culas activas de grafito de bater�as de iones de litio, o el dise�o de metamateriales hechos a medida en dispositivos ortop�dicos.
Topic:
Presentation Type:
Speaker:

Authors

Name	Institution	Email
Francisco Montero-Chac�n	Universidad Loyola	fpmontero@uloyola.es
Jorge Marin-Montin	Universidad Loyola	jjmarin@uloyola.es
Eduardo Roque	Universidad Loyola	eroque@uloyola.es

Presentation

Room:	Earth
Date:	2 June 2021
Hour:	11:00 - 11:30

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