تخمین پارامترهای مدلهای رفتاری الاستومرها با استفاده از آزمایش کشش تک محوره
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 4032-IRAST (R2)
نویسندگان
1بلوار جانبازان کوچه شهید زند عباس آبادی کد پستی 6571869389
2هیئت علمی رشته عمران دانشگاه رازی
3دانشجو دکتری دانشگاه رشته مهندسی سازه_دانشگاه رازی_ کرمانشاه
چکیده
الاستومرها به علت توانایی تحمل کرنشهای بیش از 500% بدون هیچ گونه گسیختگی و تغییر شکل دائمی موادی ایدهآل برای بسیاری از کاربردها هستند. از این رو، الاستومر به عنوان یک مادهی مهندسی، کاربردهای گستردهای در صنعت اتومبیل، نصب انواع موتورها، ساخت تایرها، جداگرهای لرزهای، تکیهگاههای سازهای، میراگرها و وسایل پزشکی دارند. همین عوامل اهمیت پیش بینی رفتار الاستومرها، مثل توزیع تنش- کرنش در المانهای آنها را پر اهمیت میکند. اما انتخاب مدل رفتاری دقیق که بتواند رفتار الاستومرها را در کرنشهای مختلف به خوبی محاسبه کند چالشی در مدل سازی المان محدود این مواد محسوب میشود. به منظور پیش بینی رفتار غیر خطی الاستومرها، مدلهای رفتاری آنها سالهاست که توسعه یافته است. رفتار هایپر الاستیک به دلیل غیر خطی بودن رابطه بین تنش-کرنش، به جای قانون هوک در این مواد برقرار است. در این مقاله با توجه به آزمایش کشش یک محوره انجام شده روی الاستومر، به بررسی برازش منحنی مدلهای تئوری هایپرالاستیک با نمودار تنش- کرنش آزمایشگاهی در کرنشهای مختلف با استفاده از نرم افزار المان محدود MSC-MARC پرداخته شده است. دقت مدلهای رفتاری در بازههای مختلف کرنش، نشان میدهد: در برازش نتایج آزمایشگاهی تک محوره، دقت مدلهای نئو-هوکن، آرودا-بویس و یهاو به افزایش کرنش حساس هستند بهطوری که در بین این 3 مدل، نئو هوکن بیشترین و اگدن کمترین حساسیت را دارند. مدل اگدن و مونی-ریولین 3 جملهای، تا کرنش 200% تقریباً دقت یکسانی دارند در حالی مدل اگدن در کرنش بیش از 200% مقدار خطای قابل قبولی دارد.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Evaluation of constitutive model parameters of elastomers using uniaxial test
Authors
Emad malayer, Hamid Toopchi-Nezhad Toopchi-Nezhad, farnosh roshan tabari
Abstract
The ability of elastomers to withstand very large strains (of beyond 500%) without breakage or permanent deformation make them an ideal material for many applications, including, but not limited to, aerospace, medical, and automobile industries, bridge bearings, seismic isolation, and supplemental dampers. It is essential for design purposes to simulate accurately the response behavior of elastomers under various loading conditions . Given the nonlinear stress-strain relationship in an elastomeric material, a hyperelastic model, instead of Hooke's law, must be employed in stress analysis of the material. The literature includes a variety of constitutive hyperelastic models for elastomeric materials. However, choosing a suitable constitutive model that simulates the elastomer stress-strain behavior under different loading conditions is challenging. This paper examines the effectiveness of various hyperelastic models of which the constant model parameters have been evaluated using the results of a standard uniaxial tensile test conducted at different strain values. The model parameters are evaluated through a curve fitting technique performed by MSC-MARC, a commercial finite element software program. A thorough examination of the efficiency and accuracy of various hyperelastic constitutive models at different strain ranges is shown that the accuracy of Neo-Hooken, Arruda-Boyce, Ogden, and Yeoh models is affected by increasing strain values. Among these four models, Neo-Hooken has the most and the Ogden model possess the least sensitivity to the strain values. The order Ogden and Moony-Rivlin models show approximately the same accuracy up to a 200% strain. However, Ogden model has proper accuracy at all of the strain range
Keywords
Elastomer, constitutive models, hyperelastic behavior, curve fitting