Weryfikacja eksperymentalna wpływu modelu materiałowego na zachowanie się materiału elastomerowego w różnych schematach obciążenia

• Autorzy: Kut S. , Ryzińska G. , Niedziałek B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2017.12.9

Warianty tytułu

EN

Experimental verification of the impact of the material model on the behavior of the elastomeric material in various load conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania mające na celu sprawdzenie skuteczności dziewięciu wybranych modeli materiałów elastomerowych, w których stałe wyznaczono na podstawie próby jednoosiowego rozciągania. Skuteczność wybranych modeli materiałowych (Neo-Hookeana, Mooneya (2), Mooneya (3), Signioriniego, Yeoha, Ogdena, Arrudy-Boyce’a, Genta oraz Marlowa) określano na podstawie porównania wyników uzyskanych w eksperymentalnej próbie spęczania elastomerowego walca oraz próbie zginania z wynikami obliczeń numerycznych MES przeprowadzonymi dla poszczególnych modeli. Na podstawie cyklicznej próby jednoosiowego rozciągania elastomerowej próbki, sporządzono charakterystykę naprężenie-odkształcenie dla 18-tego cyklu obciążenia. W oparciu o otrzymaną charakterystykę obliczono wartości stałych materiałowych dla badanych modeli oraz wykonano symulacje procesu spęczania oraz zginania z wykorzystaniem systemu MARC/Mentat. W wyniku przeprowadzonej analizy porównawczej zbieżności wyników modelowania numerycznego z wynikami badań eksperymentalnych procesu spęczania oraz zginania wykazano, że ich zbieżność zależy od przyjętego modelu materiałowego, schematu obciążenia elastomeru, a także od stopnia odkształcenia materiału. W przypadku procesu spęczania elastomerowego walca, najlepsze wyniki w najszerszym zakresie odkształceń (do 62%) w porównaniu z eksperymentem, uzyskano przy zastosowaniu modelu Yeoha. Natomiast w przypadku zginania, żaden z analizowanych modeli nie wykazał się dobrą zbieżnością wyników obliczeń z eksperymentem.

EN

This paper presents research to verify the effectiveness of nine selected models of elastomeric materials in which the constants were determined based on the uniaxial tension test. The effectiveness of selected models (Neo-Hookean, Mooney (2), Mooney (3), Signiorini, Yeoh, Ogden Gent and Marlow) was determined based on a comparison of results obtained in the experimental upsetting process of an elastomeric cylinder and bending process with the results of numerical calculations FEM for each models. Basing on the cyclic uniaxial tension test of elastomer sample, the stress -strain characteristic for the 18th load cycle was prepared. Basing on the obtained characteristic, the values of material constants were calculated for the studied models and simulation of upsetting process and bending process was performed with the usage of the software MARC/Mentat. As a result of the comparative analysis of the convergence of numerical modeling results with experimental results of the upseting and bending process, it was proved that the convergence of results depends on the material model adopted, the type of elastomer loading, and the deformation of the material. In the case of the compression process, the best results in the widest range of deformations (up to 62%) compared to the experimental results were obtained using the Yeoh model. In the case of bending process, however, none of the analyzed models showed a good convergence of the experimental results.

Słowa kluczowe

PL

elastomer; modele materiałowe; próby materiałowe; symulacja MES; eksperyment

EN

elastomer; material models; material tests; FEM simulation; experiment

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 62, nr 12
• Strony: 52--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kut S.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Przeróbki Plastycznej, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Ryzińska G.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Przeróbki Plastycznej, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Niedziałek B.

• Pratt & Whitney AeroPower Rzeszów, ul. Hetmańska 120, 35-078 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Ali Aidy, Hosseini M., Sahari B.B. 2010. "A review of constitutive models for rubber-like materials". American J. Eng. Applied Sci. 3: 232-239.
• [2] Arruda Ellen M., Boyce Mary C. 1993. “A three-dimensional constitutive model for the large stretch behaviour of rubber elastic materials". J. Mech. Phys. Solids 41: 389-412.
• [3] Gent A. N. 1996. “A new constitutive relation for rubber". Rubber Chem. Tech. 69: 59-61.
• [4] Kut Stanisław, Ryzińska Grażyna, Niedziałek Bernadetta. 2015. “Upsetting of elastomeric material. The results of numerical and experimental investigations". Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika 291: 331-338.
• [5] Marlow R.S. 2003. A general first-invariant hyperelastic constitutive model, Constitutive Models for Rubber III, Busfield and Muhr (eds), 157-160. Lisse: Swets & Zeitlinger Publishers.
• [6] MSC.Marc. 2014. Element Library. MSC.Software Corporation.
• [7] MSC.Marc. 2014. Experimental Elastomer Analysis. MSC.Software Corporation.
• [8] Nowak Zdzisław. 2008. “Constitutive modelling and parameter identification for rubber-like materials". Engng. Trans. 56 (2): 117-157.
• [9] Oden J. T. 1972. Finite elements of nonlinear continua. New York: McGraw-Hill.
• [10] Ogden Ray W. 1997. Non-Linear Elastic Deformations. New York: Dover Publications.
• [11] Ramezani Maziar, Rapin Zaidi Mohd. 2012. Rubber-pad forming processes: Technology and applications. Woodhead Publishing.