Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nonlinear static analysis of truss core sandwich beams in three-point bending test

Wesolowski Miroslaw, Ruchwa Mariusz, Rucevskis Sandris

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

459--475

EN

An analysis of sandwich beams with truss core is an important issue in many fields of industry such as civil engineering, automotive, aerospace or maritime. The objective of the present study is a nonlinear static response of sandwich beams subjected to the three-point bending test configuration. The beams are composed of two parent components: upper and lower laminated face sheets (unidirectional tape) and a pyramidal truss core manufactured by means of 3D printing. A polyamide filament strengthened with chopped carbon fibres – CF-PA-12 is used for the core development. The both, experimental and numerical analyses are presented. A detailed numerical model of the sandwich beam was developed in Abaqus software. The numerical model considers modelling of the adhesive joint with an additional layer of material placed between the parent components of the beam. A continuum hybrid solid shell elements were used to model the adhesive layer. In addition, a special care was taken to use an appropriate material model for the CF-PA-12 filament. To do so, the uniaxial tensile tests were performed on 3D printed samples. Having acquired the test data, a hyperelastic material model was evaluated based on a curve fitting approach.

PL

Kompozytowe struktury przekładkowe z wypełnieniem kratownicowym (typu sandwich) są wytwarzane w postaci płyt, belek, oraz powłok cylindrycznych. Kompozyty te zbudowane są głównie z dwóch materiałów macierzystych, tj. okładzin zewnętrznych w postaci cienkich płyt lub taśm oraz wypełnienia wewnętrznego o geometrii przestrzennej kratownicy. Struktury te mogą być traktowane jako elementy konstrukcyjne ze względu na ich znakomite wskaźniki sztywności i wytrzymałości w stosunku do masy. Ponadto, ich komórkowa budowa poprawia możliwości wentylacyjne oraz umożliwia prowadzenia instalacji pomiędzy poszczególnymi komórkami całej struktury. Powoduje to, że oprócz funkcji nośnych, struktury te stanowią również elementy funkcjonalne. Zalety struktur przekładowych przyczyniły się do zintensyfikowania badań naukowych w zakresie analiz statycznych. Jako, że struktury te stanowią kompozyt, ich właściwości mechaniczne przyjmują różnorodne cechy w zależności od schematu obciążenia. Pociąga to za sobą dodatkowe trudności w procesie modelowania takich konstrukcji ze względu na bardzo szeroki zakres materiałów stosowanych do ich budowy oraz połączeń między nimi. Różnorodność ta przejawia się już w doborze okładzin zewnętrznych, które są wykonywane z trzech grup materiałów, tj. metali lub ich stopów (np. aluminium), laminatów warstwowych (np. laminaty włókniste), materiałów organicznych (np. sklejka). Kolejną kwestią jest materiał stosowany na budowę komórkowej warstwy wypełnienia. Ograniczając się do jednej geometrii tej warstwy, tj. do postaci przestrzennej kratownicy, materiałami stosowanymi do ich budowy, poza wyżej wspomnianymi, są polimery wytwarzane techniką przyrostową. Niestety zdecydowana większość opracowań naukowych pozostawia bez komentarza kwestie modelowania oraz nośności połączeń adhezyjnych w powyższych strukturach. W bieżącej pracy założono przeprowadzenie analizy statycznej wg schematu trzypunktowego zginania. W procesie budowy modelu numerycznego uwzględniono połączenia klejone pomiędzy elementami macierzystymi belki poprzez wprowadzenie dodatkowego materiału adhezyjnego. Do modelowania polimerowego wypełnienia kratownicowego (CF-PA-12) zastosowano hipersprężysty model materiału. Parametry sprężyste modelu materiałowego oszacowano na podstawie statycznej próby rozciągania próbek wytworzonych techniką przyrostową. Weryfikacja poprawności opracowanego modelu MES przeprowadzona została na podstawie porównania obliczeń numerycznych z przeprowadzonymi pomiarami laboratoryjnymi, uzyskując dużą zbieżność wyników. Przeprowadzone badania pozwoliły na opracowanie modelu numerycznego belki przekładkowej z uwzględnieniem warstwy adhezyjnej. Wykony model numeryczny belki może służyć do prognozowania jej odpowiedzi statycznej. Zastosowanie kontynualnych elementów skończonych pozwoliło na znaczną redukcję ilości elementów po grubości warstwy adhezyjnej.

2

A finite element model of the L4-L5-S1 human spine segment including the heterogeneity and anisotropy of the discs

Jaramillo H., Gomez L., Garcia J. J.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 2

15--24

EN

With the aim to study disc degeneration and the risk of injury during occupational activities, a new finite element (FE) model of the L4-L5-S1 segment of the human spine was developed based on the anthropometry of a typical Colombian worker. Beginning with medical images, the programs CATIA and SOLIDWORKS were used to generate and assemble the vertebrae and create the soft structures of the segment. The software ABAQUS was used to run the analyses, which included a detailed model calibration using the experimental step-wise reduction data for the L4-L5 component, while the L5-S1 segment was calibrated in the intact condition. The range of motion curves, the intradiscal pressure and the lateral bulging under pure moments were considered for the calibration. As opposed to other FE models that include the L5-S1 disc, the model developed in this study considered the regional variations and anisotropy of the annulus as well as a realistic description of the nucleus geometry, which allowed an improved representation of experimental data during the validation process. Hence, the model can be used to analyze the stress and strain distributions in the L4-L5 and L5-S1 discs of workers performing activities such as lifting and carrying tasks.

3

Weryfikacja doświadczalna hipersprężystego modelu polimeru na przykładzie badań złącza podatnego

Kwiecień A., Kuboń P., Zając B.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

z. 58, nr 3/II

373-380

PL

Niniejsza praca poświęcona jest weryfikacji doświadczalnej i numerycznej modelu hipersprężystego Mooney'a-Rivlin'a (M-R) i jego parametrów pod kątem zastosowania go do opisu zachowania polimerowego złącza podatnego. Na podstawie jednoosiowego rozciągania polimeru budującego złącze podatne, wyznaczone zostały parametry modelu hipersprężystego, które następnie zostały użyte w modelu złącza podatnego. Uzyskane na drodze eksperymentu numerycznego dane obliczeniowe zostały porównane z wynikami eksperymentu testu jednoosiowego rozciągania złącza. W rezultacie stwierdzono istnienie dużych rozbieżności pomiędzy eksperymentem i danymi obliczonymi na podstawie przyjętego modelu. Uzyskane porównania wskazują na konieczność podjęcia dalszych prac nad doborem odpowiedniego modelu hipersprężystego i jego parametrów, aby możliwe było odzwierciedlenie pracy polimerowego złącza podatnego, wykorzystywanego w praktyce inżynierskiej.

EN

The paper describes experimental and numerical verification of a MR model and its parameters, which are then used to describe the behavior of a flexible polymer joint. Using the uniaxial tension test of PM polymer, the parameters of the hyperelastic model were estimated and then used in the computation model of the flexible joint. The computed data obtained from the numerical tests were compared with the results of the uniaxial tensile test of the flexible polymer joint. Significant differences between experimental and numerical data, calculated using the adopted model, were found. This indicates the necessary development of future research on matching the polymer flexible joint model to be used in engineering practice.