Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 38

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  model konstytutywny
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
Knowledge of mechanical behavior of healthy human arteries as the guidelines to target properties of vascular grafts deserves special attention. There is a lack of mathematical model to characterize mechanical behavior of biomaterial while many mathematical models to reflect mechanics of human arteries have been proposed. The objective of this paper was set to measure mechanical properties of healthy human arteries including Common Carotid Artery (CCA), Abdominal Aorta Artery (AAA), Subclavian Artery (SA), Common Iliac Artery (CIA) and Right and Left Iliac Artery (RIA and LIA) and compare them to those of commercial ePTFE and Dacron®. Methods: Series of stress relaxation and strain to failure tests vere performed on all samples. The experimental data was utilized to develop quasi-linear viscoelastic (QLV) model of both natural and artificial arteries. Results: ePTFE is the stiffest sample, while the CCA is the most compliant one among all. RIA and CIA are more viscous than the other natural arteries, while AA and CCA are less viscous. The proposed model demonstrated an accurate fit to the experimental results, a proof of its ability to model both nonlinear elasticity and viscoelasticity of the human arteries and commercial ones. Conclusions: ePTFE and Dacron® are much stiffer than human arteries that may lead to the disruption of blood hemodynamic and may not be biomechanically feasible as a replacement.
EN
The article reports the application of the mathematical theory of hysteresis to soil dynamics to characterise its behaviour under the action of cyclic loads. Based on appropriate laboratory experiments for a given soil, the achieved values were verified in simulations. The cycle shapes of stress–strain shear response for all strain levels and different combinations of static and cyclic shear stress loading were replicated. For proper characterisation in the case of repeated loads, the model incorporates the phenomenon of degradation of the structure and generation of excess pore pressure in considering its continuous variation throughout the loading process using an energy approach. The model is defined by parameters with physical interpretations that are evident from the tests.
PL
W pracy sformułowano nowe równanie konstytutywne dla gąbczastej tkanki kostnej człowieka. Zapostulowano funkcję energii odkształcenia, która opisuje sprężystą odpowiedź tkanki na obciążenie. W modelu konstytutywnym uwzględniono także nieliniową lepkosprężystość. Stałe materiałowe w równaniu konstytutywnym zidentyfikowano na podstawie wyników testów relaksacji naprężeń i monotonicznego ściskania metodą dopasowania krzywych. Wykorzystano tutaj algorytm Levenberga-Marquardta metody najmniejszych kwadratów. Na podstawie testów relaksacji zidentyfikowano wartości czasów relaksacji, natomiast na podstawie testów monotonicznego ściskania określono stałe sprężyste i lepkosprężyste. Testy były wykonane w temperaturze pokojowej na prostopadłościennych próbkach kości gąbczastej uzyskanych z główek kości udowej podczas operacji wszczepienia endoprotezy stawu biodrowego.
EN
In the paper a new constitutive equation for human cancellous bone tissue was formulated. A strain energy function was postulate, which describes the elastic response of the tissue to the load. The nonlinear viscoelasticity was also taken into account in the constitutive model. The material constants in the constitutive equation were identified on the basis of the results of stress relaxation tests and monotonic compression tests using the curve fitting method. The Levenberg-Marquardt algorithm of the least square method was used here. On the basis of the relaxation tests, the values of relaxation times were identified, while the elastic and viscoelastic constants were determined on the basis of monotonic compression tests. The tests were performed at room temperature. On the cuboidal samples of cancellous bone obtained from femoral heads during the surgeries of hip joint prosthesis implantation.
EN
Purpose: In this work, the mechanical behavior of two block copolymers for biomedical applications is studied with particular regard to the effects induced by a steam sterilization treatment that biomedical devices usually undergo in healthcare facilities. This investigation is aimed at describing the elasto-plastic behavior of the stress-strain response, determining a functional dependence between material constitutive parameters, to obtain an optimal constitutive model. Methods: The mechanical properties of these polymers are analyzed through uniaxial tensile tests, before and after the sterilization process. The effect of sterilization on the mechanical behavior is evaluated. The Ramberg-Osgood model is used to describe the elasto-plastic behavior of the stress-strain response. Results: Data from uniaxial tensile tests are discussed in the light of previous data on the same polymeric materials, in order to highlight the correlation between physicochemical and mechanical properties variation. The material constitutive parameters are determined and the functional dependence between them is found, thus enabling an optimal constitutive model to be obtained. Conclusions: The effect of sterilization on the material constitutive parameters is studied, to evaluate the suitability of the model in describing the mechanical response of biomedical polymer before and after sterilization treatment. The same approach can be applied to other biomaterials, under various tensile tests, and for several processes that induce variation in mechanical properties.
EN
The aim of the study was an estimation of the possibility of using hyperelastic material models to fit experimental data obtained in the tensile test for the swine skin tissue. Methods: The uniaxial tensile tests of samples taken from the abdomen and back of a pig was carried out. The mechanical properties of the skin such as the mean Young’s modulus, the mean maximum stress and the mean maximum elongation were calculated. The experimental data have been used to identify the parameters in specific strain-energy functions given in seven constitutive models of hyperelastic materials: neo-Hookean, Mooney–Rivlin, Ogden, Yeoh, Martins, Humphrey and Veronda–Westmann. An analysis of errors in fitting of theoretical and experimental data was done. Results: Comparison of load –displacement curves for the back and abdomen regions of skin taken showed a different scope of both the mean maximum loading forces and the mean maximum elongation. Samples which have been prepared from the abdominal area had lower values of the mean maximum load compared to samples from the spine area. The reverse trend was observed during the analysis of the values of elongation. An analysis of the accuracy of model fitting to the experimental data showed that, the least accurate were the model of neo- -Hookean, model of Mooney–Rivlin for the abdominal region and model of Veronda–Westmann for the spine region. Conclusions: An analysis of seven hyperelastic material models showed good correlations between the experimental and the theoretical data for five models.
EN
A constitutive model of rocks subjected to cyclic stress–temperature was proposed. Based on statistical damage theory, the damage constitutive model with Weibull distribution was extended. Influence of model parameters on the stress–strain curve for rock reloading after stress–temperature cycling was then discussed. The proposed model was initially validated by rock tests for cyclic stress–temperature and only cyclic stress. Finally, the total damage evolution induced by stress–temperature cycling and reloading after cycling was explored and discussed. The proposed constitutive model is reasonable and applicable, describing well the stress–strain relationship during stress–temperature cycles and providing a good fit to the test results. Elastic modulus in the reference state and the damage induced by cycling affect the shape of reloading stress–strain curve. Total damage induced by cycling and reloading after cycling exhibits three stages: initial slow increase, mid-term accelerated increase, and final slow increase.
7
Content available remote Model konstytutywny skrępowanego ściskania fibrobetonu
PL
Beton zbrojony włóknami wykazuje szereg korzystnych właściwości mechanicznych. Zarówno jego wytrzymałość jak i odkształcalność znacznie wzrastają, w przypadku stosowania tego kompozytu wraz z dodatkowym, krępującym zbrojeniem obwodowym. W artykule przedstawiono analityczny model uogólnionego związku naprężenie-odkształcenie, opartego na dostępnych w literaturze badaniach doświadczalnych. Zaproponowane równanie pozwala na oszacowanie zależności krzywizny pręta zbrojącego od momentu zginającego, w warunkach skrępowanej pracy elementu betonowego.
EN
Fiber reinforced concrete offers several mechanical benefits. The material strength and deformability are highly increased when the material is used with restricting passive confinement. In this paper, an analytical model for general stress-strain behavior in compression is presented, based on available in literature experimental data. Postulated formula is further used to predict bending moment-curvature relationship for confined fiber reinforced concrete.
8
Content available remote Non-linear viscoelastic constitutive model for bovine cortical bone tissue
EN
In the paper a constitutive law formulation for bovine cortical bone tissue is presented. The formulation is based on experimental studies performed on bovine cortical bone samples. Bone tissue is regarded as a non-linear viscoelastic material. The constitutive law is derived from the postulated strain energy function. The model captures typical viscoelastic effects, i.e. hysteresis, stress relaxation and rate-dependence. The elastic and rheological constants were identified on the basis of experimental tests, i.e. relaxation tests and monotonic uniaxial tests at three different strain rates, i.e. [...] = 0:1 min_1, [...] = 0:5 min_1 and [...] = 1:0 min_1. In order to numerically validate the constitutive model the fourth-order stiffness tensor was analytically derived and introduced to Abaqus® finite element (FE) software by means of UMAT subroutine. The model was experimentally validated. The validation results show that the derived constitutive law is adequate to model stress–strain behaviour of the considered bone tissue. The constitutive model, although formulated in the strain rate range [...] = 0:1-1:0 min_1, is also valid for the strain rate values slightly higher than [...] = 1:0 min_1. The work presented in the paper proves that the formulated constitutive model is very useful in modelling compressive behaviour of bone under various ranges of load.
EN
In the automotive industry the use of modern technology and provision of the highest quality product and related services is the most important element of rivalry between global corporations and motorcycles. In a competitive struggle for the recognition of its brand in the automotive market, global organizations continuously raise the requirements for quality management systems, so that the finished product meets all the standards in terms of safety and quality and satisfies the ever-growing needs of customers - present and future drivers and passengers of cars. ISO/TS 16949 quality management system is presented in this paper. The framework for customer specific requirement is illustrated as well as prevention of problems.
PL
W publikacji przedstawiono wyniki badań dotyczących lepko-plastycznych właściwości komercyjnie czystego stopu tytanu oraz stopu Ti6Al4V. Analiza została przeprowadzona dla szerokiego zakresu szybkości odkształcania od 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej oraz pręta Hopkinsona, odpowiednio w quasi-statycznym i dynamicznym zakresie obciążeń. Wpływ temperatury na krzywe ściskania został wyznaczony w zakresie temperatur od 23 do 400°C przy wykorzystaniu pręta Hopkinsona wyposażonego w piec. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzono kalibrację współczynników modelu Johnsona–Cooka (J–C) opisującego lepko-plastyczne właściwości badanych materiałów. Badania właściwości mechanicznych zostały poparte analizą mikrostrukturalną, w celu określenia wpływu temperatury i szybkości odkształcania na mechanizm odkształcania.
EN
The paper presents results of tests concerning visco-plastic properties of commercially pure titanium and Ti6Al4V titanium alloy. The analyses were carried out at wide range of strain rates from 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ using servo-hydraulic testing machine and Hopkinson bar at quasi-static and dynamic range of loadings, respectively. The influence of temperature on the compressive curves was determined within the range of temperatures from 23°C to 400°C applying Hopkinson bar equipped with temperature chamber. Taking into account obtained results, the coefficients of Johnson–Cook (JC) constitutive model were calibrated. Mechanical investigations were accompanied by microstructural analysis in order to determine influence of temperature and rate of deformation on the plastic deformation mechanisms.
EN
The mechanical properties of two rubber materials, RB-55 rubber and FM-32 foam rubber, were tested under quasistatic and dynamic compressive loadings with a universal testing machine and a nonmetallic split Hopkinson pressure bar (SHPB), respectively. The results show that the hyperelasticity dominates the mechanical characteristics of the both materials. And the strain rate dependencies can be observed over the wide strain rate range from 10-2 s-1 to order 103 s-1. But in the rather narrow bands of 10-2—100 s-1 and 2 • 103 —6 • 103 s-1, the strain rate effects are not significant. In order to numerically simulate rod-explosive loading tests where the two rubber materials were used as a combined buffer, the strain rate-independent hyperelastic behaviors at the strain rate of order 103 s-1 were characterized by Ogden constitutive models, incompressible for RB-55 rubber and compressible for FM-32 foam rubber, respectively. The numerical prediction of the structural responses agrees very well with the experimental results. This means the testing and modeling are successful.
PL
Za pomocą uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej oraz metodą pręta Hopkinsona (SHPB) zbadano właściwości mechaniczne gumy (RB-55) i gumy piankowej (FM-32) poddanych kwazistatycznym i dynamicznym obciążeniom ściskającym. Wyniki badań wskazały, że w materiałach tych dominują właściwości hipersprężyste. Krzywe zależności naprężenia od odkształcenia wyznaczono w szerokim zakresie szybkości odkształcania rzędu 10-2 — 103 s-1. Stwierdzono, że szybkość odkształcania nie wywiera istotnego wpływu na krzywe naprężenie-odkształcenie tylko w dość wąskich zakresach wartości, tj. 10-2 — 0 s-1 oraz 2 • 103 — 6 • 103 s-1. W celu numerycznego symulowania testów obciążeniowych metodą wybuchających prętów (z ang. rod-explosive loading tests), gdzie oba materiały gumowe pełniły rolę buforów, zastosowano model konstytutywny Ogdena, przeznaczony do analizy materiałów hipersprężystych. Wyniki symulacji numerycznych wykazały dobrą zgodność z wynikami doświadczalnymi.
12
Content available remote Wpływ eksploatacji górniczej na budynki wykonane w technologii tradycyjnej
PL
W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania modeli numerycznych w analizach wytężenia konstrukcji murowych eksploatowanych na terenach szkód górniczych. Zaprezentowano wybrane wyniki obliczeń uzyskane przy wykorzystaniu modeli sprężysto-plastycznych w przypadku konstrukcji budynku i podłoża gruntowego.
EN
The paper presents the possibilities of using numerical models in the analysis of the existing masonry structures effort in the areas of mining damage. Selected results of the numerical calculations obtained by using elastic-plastic models for the building structure and the subsoil were presented.
PL
W pracy analizowany jest test skrępowanego skurczu następującego w wyniku obniżania temperatury. Badanie to pozwala na określenie odporności na pękanie niskotemperaturowe mieszanek mineralnoasfaltowych, stąd jego prawidłowa interpretacja w świetle ostatnich problemów z nawierzchniami drogowymi w Polsce jest szczególnie interesująca. Badanie to jest modelowane przy zastosowaniu metody elementów skończonych i rozwiązywane jako zadanie termo-mechaniki z tzw. słabym sprzężeniem efektów termicznych i mechanicznych. Mechaniczne właściwości są uwzględnione poprzez relacje konstytutywne sprężystości, lepkosprężystości i sprężysto-plastyczności. Jako, że mieszanki mineralno-asfaltowe są materiałami, których właściwości mechaniczne i termiczne w sposób istotny zależą od temperatury to na podstawie uzyskanych wyników można zauważyć, że ich precyzyjne określenie jest warunkiem koniecznym do racjonalnego przewidywania ich zachowania przy zmiennej temperaturze.
EN
In the paper we analyze the Thermal Stress Restrained Specimen Test in which the shrinkage proceeds due to temperature reduction . This test allows to determine the low-temperature cracking resistance of asphalt mixes, hence its correct interpretation in the light of the recent problems with road pavements in Poland is particularly interesting . This study is devoted to modeling of the TSRST test using the finite element method in a frame of thermo - mechanics with the so-called weak coupling between thermal and mechanical effects. Mechanical properties are taken into account by the constitutive relations of elasticity, visco- elasticity and elasto- plasticity. As the asphalt mixtures are materials whose mechanical and thermal properties significantly depend on the temperature then on the basis of the obtained results it can be concluded, that its precise determination is a prerequisite for the rational prediction of road pavement behavior at low service temperatures.
PL
Podczas zmniejszania wymiarów geometrycznych części metalowych odkształcanych za pomocą obróbki plastycznej do rozmiarów odpowiadających mikroskali, zrozumienie i przewidywanie zjawisk kształtowania plastycznego staje się trudne. Tradycyjne modele deformacji materiału są nieodpowiednie dla mikroskali ze względu na występujący tzw. efekt skali, który odpowiada za odmienne zachowanie się materiału podczas mikroformowania plastycznego. W pracy zbadano, jaki jest wpływ efektu skali dotyczącego zarówno wielkości ziarna materiału jak i geometrycznego skalowania wielkości próbki na naprężenia uplastyczniające materiału. Wykorzystując model konstytutywny uwzględniający dwa analizowane efekty skali, przeprowadzono symulacje MES dla procesu ściskania walcowych próbek wykonanych z różnymi współczynnikami skali.
EN
When the geometry of deformed metal part is scaled down to micro-scale, the understanding and prediction of micro deformation behavior becomes difficult. This is because the conventional material deformation models are no longer valid in micro-scale due to the size effect, which affects the deformation behavior in micro plastic deformation. In this research the grain and geometry size effect on the flow stress of workpiece is thus investigated. Using constitutive model considered size effects, the micro-bulk upsetting with different scale parameters are numerically simulated by Finite Element Method.
15
Content available remote Wpływ przepuszczalności gruntu na stateczność nasypu kolejowego
PL
Woda, która pojawia się w obszarze nasypu kolejowego lub drogowego wywiera ogromny wpływ na stan techniczny budowli, zwłaszcza na jego stateczność. W artykule przedstawiono przyczyny obecności wody w sąsiedztwie budowli ziemnych pochodzenia naturalnego (związanego z obiegiem wody w przyrodzie) oraz spowodowanej działalnością człowieka. Wskazano główne przyczyny powstawania zalewisk na terenach górniczych. Przedmiotem numerycznej analizy był model 2D rzeczywistego nasypu kolejowego, którego geometrię oraz parametry materiałowe przyjęto na podstawie udostępnionej dokumentacji projektowej. W trakcie analizy, wykonanej w programie Z_Soil, badano stateczność nasypu, wariantując warunki jego funkcjonowania (praca nasypu w przypadku braku wpływu wody na konstrukcję ziemną oraz w warunkach podtopienia). Wobec stwierdzonej niestateczności nasypu w warunkach suchych, opracowano koncepcję wymiany gruntu. Następnie oszacowano stateczność tak wzmocnionego nasypu w warunkach podtopienia. Z uwagi na degradujący wpływ wody na nasyp przeanalizowano możliwość poprawy jego stateczności przez zastosowanie materiałów o różnej przepuszczalności oraz różnych modułach odkształcenia. Nasypy budowane z materiału bardziej przepuszczalnego wymagają uzyskania wyższego modułu odkształcenia. Wyniki analiz przedstawiono w postaci wektorów przepływu oraz map przemieszczeń i naprężeń.
EN
Water, which appears in the area of the construction of the railway or road embankment has a significant impact on condition of structure, especially on its stability. The article presents a natural causes of water presence in the vicinity of soil structure. There is also explained presence of water caused by human activities. Author indicated the main causes of emergence the flood plain in areas of mining and presented key issues related to the design of soil structures. The main aim of the study was to analyze the numerical models of railway embankment in several different variants. Author used the computer program Z_Soil for investigation. There were carried out numerical analysis of railway embankment, which geometry and geotechnical parameters were consistent with project. The embankment is not stable, for this reason there was proposed the replacement the soil for better one. Numerical analysis confirmed that the embankment after exchanging soil is stable, but when there is an additional water load it stopped to be. Additionally, there was carried out numerical analysis of the embankments which are made of materials of different permeability (different permeability coefficient) has been carried. In both cases the embankment is not stable. Next, author performed the minimum valuesof module, which make the embankments stable. Based on the numerical analysis assessed the impact of soil permeability on the stability of the railway embankment. Embankments which are built with more permeable soil work better, existing vertical displacements and stresses are lower, the structures are more resistant to water load.
EN
Several constitutive models have been proposed for description of mechanical behaviour of soft tissues containing collagen fibres. The model with aligned fibres is modified in this paper to take the dispersion of fibre orientations into account through angular integration and it is compared with the model that is defined through generalized structure tensor. The paper is focused on the effect of fibre dispersion on the resulting stress-strain behaviour predicted by both analyzed models. Analytical calculations are used for the comparison of the mechanical behaviour under a specific biaxial tension mode. Both the models have been implemented into commercial finite element code ANSYS via user subroutines and used for numerical simulation resulting in a non-homogeneous stress field.The effects of the fibre dispersion predicted by both of the compared models differ significantly - e.g. the resulting stress difference between both models is lower than 10% only in case of extremely small dispersion of collagen fibres orientation (k < 0.01 to 0.03)). These results are consistent with other literature reference. The applicability of the model defined through the generalized structure tensor is discussed.
PL
Problematyka modelowania sprężysto-plastycznych reakcji metali na działanie nieproporcjonalnych obciążeń cyklicznych jest tematem niniejszej pracy. Omawiane zagadnienia znajdują szerokie zastosowanie przy badaniu stanów lokalnego uplastycznienia materiału w strefach działania koncentratorów lub też prognozowaniu trwałości i wytrzymałości zmęczeniowej elementów konstrukcyjnych. Aktualne zainteresowanie podjętą tematyką widoczne jest w szerokim spektrum prac doświadczalnych i analitycznych, prowadzonych w wielu ośrodkach badawczych na świecie. Wyniki dotychczasowych badań symulacyjnych i doświadczalnych wykazują, że podstawowy problem stanowią jakościowe rozbieżności w kumulacji odkształceń plastycznych, obserwowanej podczas realizacji cykli obciążeń skręcających i jednocześnie przykładanych w kierunku osiowym. Zjawisko to w kluczowy sposób wpływa na dokładność prognozowania trwałości zmęczeniowej elementów maszyn, szczególnie gdy proces plastycznego płynięcia materiału decyduje o jego uszkodzeniu. Analiza przyczyn problemu i próba jego rozwiązania stanowią cel niniejszej pracy. Przyjęte postępowanie obejmuje badania doświadczalne cyklicznej deformacji stopu aluminium PA2 w warunkach nieproporcjonalnych ścieżek obciążenia i symulacje numeryczne wykonane według podstawowych koncepcji kinematycznego wzmocnienia, pokazanych w modelu Armstronga-Fredericka i wielopowierzchniowym sformułowaniu Mroza-Garuda. Wnikliwa analiza uzyskanych wyników wykazała, że źródłem jakościowych rozbieżności między badaniami doświadczalnymi i symulacyjnymi jest ścisła zależność prawa pamięci przykładanego obciążenia i zasady translacji powierzchni sprężystości. Rozwiązanie problemu uzyskano przez sformułowanie nowego modelu kinematycznego wzmocnienia materiału, przeznaczonego do przyrostowych analiz dowolnych wieloosiowych obciążeń. Ogólne założenie koncepcji polega na rozprzężeniu wymienionego prawa pamięci i zasady translacji. Przyjęto, że powierzchnie naprężeń wstecznych, rozwijane według zasady niezależnej od znanego wektora chwilowej translacji powierzchni sprężystości, zachowują pamięć analizowanego obciążenia. Efektywność działania i cechy użytkowe proponowanego modelu zilustrowano trzema przykładami aplikacyjnymi. Odnoszą się one do zagadnienia prognozowania trwałości zmęczeniowej, badania sprężysto-plastycznej reakcji jednorodnej tarczy na działanie cyklicznie nieproporcjonalnych obciążeń oraz przewidywania ewolucji pól naprężeń i odkształceń materiału w strefie działania karbu. W prezentowanych rozwiązaniach wykorzystano własne analityczno-graficzne algorytmy obliczeniowe, zastosowane w metodzie elementów skończonych. Podsumowanie pracy obejmuje wnioski wynikające z przeprowadzonych doświadczeń i przewidywań numerycznych oraz wskazania kierunków i zakresu dalszych badań.
EN
The present work addresses modeling of elastic-plastic response of metals to nonproportional cyclic loads. The discussed issues are widely used in the investigation of local plastic zones of material deformation near notches or predicting durability and fatigue strength of structural elements. The current interest in the discussed topics is presented in a wide number of experimental and analytical works, conducted by many research centers in the world. The results of available simulations and experimental research show that the main problem are qualitative differences in the accumulation of plastic deformation, observed during shear load cycles executed over axial constant load. This phenomenon basically affects the accuracy of prediction of fatigue life of construction components, especially when plastic deformation determines material damage. Analysis of the causes of the problem and its solution are the objective of this work. The adopted procedure includes experimental research of cyclic deformation of PA2 aluminum alloy under onproportional load paths, as well as numerical simulations made according to the basic concept of kinematic hardening, as shown in the Armstrong-Frederick model and multi surface Mróz-Garud approach. A precise analysis of the results obtained showed that the qualitative discrepancies between simulation predictions and experimental research come from interdependence of load memory law and surface translation rule. The solution to the problem was obtained by introducing a new kinematic hardening model, developed for incremental analysis of any multiaxial loads. The general assumption of the concept includes uncoupling the mentioned memory law and the translation rule. It is assumed that back stress surfaces, expanded according to the principle independent of the current vector of elasticity surface translation, retain the analyzed load memory. Three implementation examples were specified to illustrate the effectiveness and performance features of the proposed model. These relate to the issue of fatigue life predictions, testing the elastic-plastic response of homogeneous circular plate to nonproportional cyclic loads, and predicting the evolution of stress-strain fields of material zones affected by notches. The presented results were obtained by using the author’s own computing solver and graphical algorithms, applied to the finite element method. The summary of the work includes conclusions of the carried out experiments and numerical predictions, and indicates the directions and scope of further research.
EN
The response of the material is modeled by the constitutive equation of the elastic medium with damages. As a result of the possible loss of the ellipticity for the constitutive equations, which leads to the ill-posedness of the problem, the standard finite element methods typically yield mesh-dependent results. It is necessary to check the well-posedness of the assumed model. A current state of the deteriorated material is described by a symmetric second order damage tensor. The constitutive law, damage evolution equation and failure criterion are formulated by employing the theory of isotropic tensor function representation. Numerical computations are performed with the ABAQUS programme by means of finite element method and user procedure UMAT.
PL
Jednym z warunków przeprowadzenia poprawnych obliczeń inżynierskich, wykonanych metodą elementów skończonych, jest niezależność otrzymanych wyników od przyjętej gęstości siatki modelującej konstrukcję. Z matematycznego punktu widzenia błędne obliczenia mogą być spowodowane utratą eliptyczności równania konstytutywnego, co prowadzi do niepoprawnego postawienia problemu. Stosując standardowe procedury metody elementów skończonych, należy uzasadnić poprawne sformułowanie przyjętego modelu konstytutywnego. W zamieszczonych analizach konstrukcji, wykonanych z materiałów podatnych na rozwój uszkodzeń, odpowiedź ośrodka jest opisana przez równanie konstytutywne materiału liniowo-sprężystego z uszkodzeniami, natomiast bieżący stan uszkodzonego materiału przez symetryczny tensor uszkodzeń rzędu drugiego. Prawo konstytutywne, równanie ewolucji uszkodzeń i kryterium zniszczenia jest wyprowadzone na bazie teorii reprezentacji izotropowych funkcji tensorowych.
EN
Analysis of stresses and displacements around underground openings is necessary in a wide variety of civil, petroleum and mining engineering problems. In addition, an excavation damaged zone (EDZ) is generally formed around underground openings as a result of high stress magnitudes even in the absence of blasting effects. The rock materials surrounding the underground excavations typically demonstrate nonlinear and irreversible mechanical response in particular under high in situ stress states. The dominant cause of irreversible deformations in brittle rocks is damage process. One of the most widely used methods in tunnel design is the convergence-confinement method (CCM) for its practical application. The elastic-plastic models are usually used in the convergence-confinement method as a constitutive model for rock behavior. The plastic models used to simulate the rock behavior, do not consider the important issues such as stiffness degradation and softening. Therefore, the use of damage constitutive models in the convergence-confinement method is essential in the design process of rock structures. In this paper, the basic concepts of continuum damage mechanics are outlined. Then a numerical stepwise procedure for a circular tunnel under hydrostatic stress field, with consideration of a damage model for rock mass has been implemented. The ground response curve and radius of excavation damage zone were calculated based on an isotropic damage model. The convergence-confinement method based on damage model can consider the effects of post-peak rock behavior on the ground response curve and excavation damage zone. The analysis of results show the important effect of brittleness parameter on the tunnel wall convergence, ground response curve and excavation damage radius.
PL
Analiza naprężeń i przemieszczeń powstałych wokół otworu podziemnego wymagana jest przy szerokiej gamie projektów z zakresu budownictwa lądowego, inżynierii górniczej oraz naftowej. Ponadto, wokół otworu podziemnego powstaje strefa naruszona działalnością górniczą wskutek oddziaływania wysokich naprężeń, nawet w przypadku gdy nie są prowadzone prace strzałowe. Reakcja materiału skalnego znajdującego się w otoczeniu wyrobisk podziemnych jest zazwyczaj procesem nieliniowym i nieodwracalnym, zwłaszcza w stanach wysokich naprężeń in situ. Główną przyczyną nieodwracalnych odkształceń skał kruchych jest pękanie. Jedną z najczęściej stosowanych metod w projektowaniu tuneli (wyrobisk podziemnych) jest metoda konwergencji i zamknięcia, popularna ze względu na zakres zastosowań. Metoda ta zazwyczaj wykorzystuje modele sprężysto- plastyczne, jako konstytutywne modele zachowania skał. Modele plastyczne wykorzystywane dotychczas do symulacji zachowania skał nie uwzględniają pewnych kluczowych aspektów, takich jak obniżenie sztywności czy rozmiękczanie. Dlatego też zastosowanie konstytutywnych modeli w metodzie konwergencji i zamknięcia jest sprawą kluczową przy projektach obejmujących struktury skalne. W pracy tej omówiono podstawowe założenia modelu continuum uszkodzeń i spękań. Zaimplementowano wielostopniową procedurę do badania tunelu o przekroju kolistym znajdującego się pod polem naprężeń hydrostatycznych, przy wykorzystaniu modelu pękania górotworu. Krzywą odpowiedzi gruntu oraz promień strefy naruszonej wybieraniem obliczono przy wykorzystaniu izotropowego modelu uszkodzeń. Metoda konwergencji i zamykania oparta na tym modelu uwzględnia zachowanie skał po wystąpieniu szczytowych naprężeń i powstaniu strefy naruszonej wybieraniem. Analiza wyników wykazała znaczny wpływ parametrów związanych z kruchością na konwergencję ścian wyrobiska, kształt krzywej odpowiedzi gruntu oraz promień strefy naruszonej wybieraniem.
EN
The goal of this work is to compare different constitutive models in the nonlinear static characteristic analysis of asphalt concrete core dams. The Duncan E- mi model, Duncan E-B model and double-yield-surface model are three major constitutive models in the nonlinear static prediction of earth-rockfill dam. In this paper, an earth-rock fill dam with asphalt concrete core-wall in an actual hydraulic engineering is employed to compare the three models. The finite element model of the core-wall dam is proposed. Nonlinear static analysis of the dam is carried out and the static characteristics are obtained to study the differences generated from different constitutive models. Numerical results show that both the stress extremum and the stress distribution of dam body with three different models are coincident one another. In the deformation analysis of dam body and core-wall, the maximum values of sedimentation with the Duncan E-mi model and the Duncan E-B model, which are greater than the value with double-yield-surface model, are close to the practical test data though the deformation distributions with three models are in good agreement. But, the analysis results of core-wall stress with double-yield-surface model are proper and more reasonable than the other models.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.