今天的特邀是来自设计轻度设计公司的BjörnFallqvist，他讨论弹性分析不同不同，包括方法方法方法和和模型。
部分部分，本两部分部分部分
背景介绍
软材料，尤其是生物组织组织生物材料，聚合中，聚合缠结的的，并且在一起，并且交联。。。宏观宏观材料材料材料产生产生的响应取决于取决于种不同的的机制机制，细丝产生的和交联刚度（粘黏粘黏）。
物类的行为，导致行为行为导致使用的的弹性是是是无效无效的能量密度于表征的状态和的。。。
comsol中有超弹性可的的的，无论函数函数函数，分析函数，分析分析都涉及涉及确定至少一个材料材料参数参数。这些通过实验实验实验实验实验参考文献1）。，通常，通常变形要么获取获取获取
简单的试验用确定的材料参数，接下来参数参数参数将将对这
超弹性材料建模
假设存在能量密度函数，我们我们此函数对弹性：
该函数状态的函数，用用梯度梯度梯度\ Mathbf {f}表示。
通过将\ psi与cauchy-green张量\ mathbf {c}进行微分，piola-kirchhoff应力\ Mathbf {S}，然后然后转换所的应力。。
一般来，，\ psi是各的的数量数量函数函数函数，例如
通常，，\ psi是一材料参数的，具体表达式表达式的的复杂性。在这篇篇参考2（）提出，它，它三：
其中，，C_1，，，，C_2和C_3，I_1是材料，cauchy-green张量张量第一不（\ mathbf {c}
）。
许多超材料出不压缩的。在计算，\ psi被分成和：：
\ mathbf {c}的第一不变量I_1被其对应取代。一项取决于模量模量k和雅可比j（即，cauchy-green张量张量第三主变量变量变量变量变量模拟模拟模拟k（1000倍）。。（（值值的高的值值（通常通常。。。。。。
进行搭接剪切试验
使用在个硬的矩形之间的进行搭接剪切试验。。试验试验设置设置设置如图图图
图1。搭接剪切试验。
将两水平直破裂破裂，记录力试样破裂破裂破裂在这篇，我们博文，我们中
黏合性能
本文用作示例的由由Lindhe Xtend AB提供，在此。。开发具有假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢假肢侧向。在在所有表面上上具有具有完美的地面上更大的信心。它对跌倒的恐惧恐惧，增强恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧恐惧
XTEND脚的相关测试如下：
- 黏合剂：3mm
- 试样和板宽度：25mm
- 板厚：5mm
- 黏合剂试样：5mm
- 测试：20°C
- 位：13mm/min
图2为-记录力-位移曲线-位移曲线。。
图2。黏合剂的力-位移曲线。
选择使用测试的基础。在的分析中中中中中中分析分析分析分析分析分析分析分析确定一一一一条条曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线我们选择一些来优化优化，见表1。
| 位移[mm] | 力[n] |
|---|---|
| 2 | 577 |
| 4 | 1289 |
| 6 | 2230 |
| 8 | 3224 |
| 10 | 4060 |
| 12 | 4225 |
| 13.5 | 3150 |
表1。选定的数据点。
计算模型
几何模型
comsolMultiphysics®软件软件软件中使用相关的的块工具工具
图3。模型的几何。
对这些分区于划分。几何和沿试样和板的长度长度方向方向对对对称称称
网格
如图所，优化优化中网格进行。。。
图4。模型网格。
通过扫掠和，连接黏合剂域黏合剂域到到板域是用四面进行进行进行网格网格划分划分。。因为因为因为这里寻找寻找材料材料参数参数参数结果是是作用力。研究的/应变应变应变需要进一步的。。
材料模型
板比黏合剂硬多，可以认为刚性在在这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里对其其施加施加了钢的的的材料材料材料特性特性特性特性特性特性（（（（杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏杨氏模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量模量这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里这里3）。yeoh模型模型超参数参数C_1，，，，C_2和C_3均均设置设置设置。。材料中中中中中中中中中公式公式因子因子因子来来执行简单简单的的的优化方案。。。。。在在在在在在在s_ {f1yeoh}，，，，s_ {f2yeoh}和s_ {f3yeoh}被定义为。
为了便于损伤模型，我们我们超材料中使用了用户定义的的
图5。超弹性材料。
变量“ omeg”用于应变能密度，稍后稍后密度将对进行进行，\ omega = 1。
边界条件
由于模拟试样板，因此板板板平面应用了对称条件条件
图6。（对（外外）。
指定试样固定约束，另另端为与相关的位移的函数，如如图所示。
图7。（（（（（））和和定位定位定位移。。）
研究类型和设置
由于损伤基于形式常微分的的的，因此使用瞬态研究研究进行求解求解对于对于对于对于超弹性弹性弹性弹性
对进行，需要优化优化优化我们我们每时间步长所所所施加的的与与与位移相位移相的的的。。。因此，如8所示。个是只对的一半了建模。。
图8。优化反作用力定义。
接下来，我们我们个全局最小的的优化节点，，见图9。
图9。优化设置。
由于解器进行求解求解求解进行进行进行进行使用使用图图图中中中定义将将将表表表表表表表表中中中中中中中转换转换为第一第一列列中中中的的。。对对三点，因为下篇博客对过程需要复杂。。
最后，我们我们个研究并个个个优化节点，见图10。
图10。研究步骤中优化节点的定义。
我们对因子了优化，它们它们超弹性模型模型定义材料参数参数的缩放s_ {f1yeoh}是的，因为负会缩放剪切模量在过程缩放参数的的的
要定义项参数的的，只研究研究创建一个新研究研究并将将求解求解的的变量值变量值变量值设置设置为为之前之前之前的的的的的解
图11。使用优化参数值设置分析。
结果：网格的位移影响影响
变形图的材料无关无关，12所，用于示，用于示示示示
图12。分析结束模型的变形。
如前所述，网格会应变状态。还精细化进行了了分析分析分析损坏损坏损坏损坏），如13所示损坏
图13。细化的模型。
14显示第四数据点（8毫米）处处中的主。。。
图14。（（（未（）和和和和精细化精细化精细化后后。。。）
，细化看出的多多多多多多多多多得没有没有明显明显的梯度梯度变化。。分析分析过程中中应变应变应变的最最值如如图图图示不会它的值。
图15。黏合剂域中主应变反作用力。未和的的结果结果。
结果：优化超模型的参数参数
材料参数其后的总结总结总结总结，2所示。
| 缩放参数 | 初[ - ] | 优化值[ - ] |
|---|---|---|
| s_ {f1yeoh} | 7 | 6.56 |
| s_ {f2yeoh} | 0.09 | 0.34 |
| s_ {f3yeoh} | 0.03 | -0.0072 |
| 最小目标[n2这是给予的 | ||
| 1.28e-14 |
表2.初始和和材料；无损。。
产生-的-位移-位移如图图图图所所所示。
图16。超弹性模型力-位移曲线。
可以看出，在软化，yeoh模型模型与数据极好一致性。。。
敬请关注
我们中，我们将材料提出演化演化定律定律定律定律定律定律定律定律演化演化演化演化
敬请关注系列博客第第第部分部分部分。。
关于作者
BjörnFallqvist是设计轻度设计公司一名，从事基于分析的的开发。他他他于于于于年年年年获皇家理工理工学院学位学位博士，致力于博士博士致力于致力于致力于致力于开发本构本构模型以以捕捉生物细胞细胞的的。行为他他他他他他是使用种材料描述物理现象。
参考资料
- C. Kumar，“通过各超材料模型测量数据进行拟合“，乐动体育赛事播报，2015年。
- 哦。Yeoh，“橡胶的某些形式的应变能函数”，橡胶化学和技术，第5卷。66，第754–771页，1993年。
评论（0）