Esta herramienta computacional, basada en la plataforma FEniCSx, está orientada a la simulación de fractura y fatiga en materiales mediante el método de phase-field, un enfoque avanzado que modela las discontinuidades mediante un campo continuo, sin necesidad de representar explícitamente las discontinuidades.

“PhaseFieldX es una herramienta que estoy utilizando en el marco de mi tesis doctoral”, explica Castillón.

“Vi que FEniCSx, una plataforma de código abierto ampliamente usada para resolver ecuaciones en derivadas parciales con el método de elementos finitos, podía facilitar la realización de simulaciones complejas de fractura y fatiga, así que decidí desarrollar un paquete específico sobre su base para optimizar este tipo de estudios”.

El método phase-field permite representar la fractura mediante un campo continuo que describe la transición entre el material intacto y el completamente dañado o fracturado, evitando así la necesidad de considerar las grietas de forma explícita en la simulación.

Esto facilita el modelado del proceso de fractura en una amplia variedad de materiales, incluidos materiales frágiles como metales o cristales.

PhaseFieldX incluye múltiples modelos implementados, basados en las formulaciones más utilizadas en la literatura científica, lo que permite a los usuarios explorar y comparar distintos enfoques según el tipo de material o fenómeno de fractura que deseen estudiar.

“Existen numerosas formulaciones que tratan de estudiar el complejo fenómeno de la fractura en distintos materiales”, señala Castillón.

“Con PhaseFieldX, es posible probar e implementar fácilmente diferentes modelos, siempre teniendo en cuenta las limitaciones inherentes a cada uno de ellos. Además, el software está diseñado para ser flexible, reproducible y fácil de extender.”

Otro punto fuerte del proyecto es su accesibilidad. Al ser de código abierto, cualquier persona interesada puede utilizarlo, modificarlo y contribuir a su desarrollo a través de GitHub.

Según Castillón, “no existen programas comerciales que implementen este tipo de simulaciones de forma directa. En general, se requieren desarrollos adicionales o extensiones específicas que no están disponibles de forma estándar. PhaseFieldX llena ese vacío y lo hace desde un enfoque abierto y colaborativo”.

El paquete se encuentra en constante evolución, con nuevas funcionalidades y capacidades previstas para los próximos meses. Además, el investigador trabaja en la publicación de un artículo que presentará avances significativos en el estudio de la fractura y la fatiga mediante el método phase-field, los cuales serán incorporados a futuras versiones de PhaseFieldX.

Castillón ha desarrollado PhaseFieldX en IMDEA Materiales como miembro de los grupos de investigación de Mecánica Computacional de Sólidos, liderado por el Prof. Ignacio Romero, y de Simulación Multiescala de Materiales, liderado por el Prof. Javier Segurado.

Se puede leer la publicación PhaseFieldX: An Open-Source Framework for Advanced Phase-Field Simulations in the Journal of Open Source Software.

Además, el código fuente está disponible en GitHub, y la documentación oficial ofrece guías, ejemplos y referencias para comenzar a utilizar la herramienta.