7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế:
5.4Mô phỏng tính toán
Vấn đề đặt ra để giải quyết cho bài toán mô phỏng tính toán:
• Xây dựng mô hình PTHH cho mẫu thử có kích cỡ : dài 115 mm rộng 10 mm, cao 2 mm mô phỏng cao su nền cốt sợi.
• Dùng phần mềm ANSYS để tính toán khi đặt vào vật mẫu các chuyển vị lần lượt là 2mm, 20 mm và 40 mm.
Mẫu được đưa vào để mô hình hoá mô phỏng cao su nền cốt sợi . Như ta đã biết đặc trưng của cao su được xem giống như vật rắn co giãn đàn hồi đẳng hướng và cốt sợi giống như vật rắn đàn hồi.
Trong ANSYS không có mẫu liệu nào mà thích hợp với vật liệu đàn hồi không đẳng hướng. Do đó mẫu cấu trúc được đưa ra có chứa hai loại khác nhau .Trong đó thành phần 8 mặt của hình 6 cạnh Solid 185 mô tả cao su và thành phần trục 3-D Link 10 cho mẫu cốt sợi.
Ta chia mẫu thử ra thành nhiều khối nhỏ có kích thước lần lượt • l = 0.8mm
• b = 0.6mm • h = 0.6mm
Do vậy ta phải tạo ra khối lớn gồm nhiều khối con gộp lại. Theo như số liệu đã cho thì ta phải chia mẫu thành:
• 145 nút theo chiều dài l ,mỗi nút cách nhau 0.8mm • 18 nút theo chiều rộng b, mỗi nút cách nhau 0.6mm • 4 nút theo chiều cao h , mỗi nút cách nhau 0.6mm
Xây dựng phần tử khối solid 185 và phần tử link 10:
Sử dụng mẫu Mooney-Rivlin phỏng được đặc tính của cao su khuôn cố với C C C C C d10, 01, 11, 20, 02, … là các thông số vật liệu và
10, 01, 11, 20, 02,
C C C C C d… là những bất biến thay đổi. Thông số vật liệu của
Mooney-Rivlin cho sự lưu hoá cao su ở nhiệt độ phòng được sử dụng cho mô phỏng số, giống như:
10 0.2375
C = MPa, C01=0.2426MPa, C11 = −0.567MPa
20 7.41
C = kPa, C02 =0.0464kPa, d =1.0256kPa−1
Những đặc tính của cao su cốt sợi có thể được mô phỏng nhờ sử dụng những phương trình cơ bản của mẫu đàn hồi tuyến tính hoặc không tuyến tính mềm.
Khai báo hệ số vật liệu của thanh (Link 10)
Fig. 4. Mô hình phần tử hữu hạn của CRC
Phần tử Solid 185 và Link 10
b = 0.6 mm h = 0.6 mm l = 0.8 mm
Khối cần phải mô phỏng:
Nguyên tố Solid 185 được sử dụng cho mẫu nền cao su và Link 10 cho cốt lõi.
Kết quả mô phỏng:
• Kết quả khi đặt chuyển vị U= 2mm vào
• Kết quả khi đặt chuyển vị U = 40mm vào
• Lưới cốt sợi
KẾT LUẬN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nghiên cứu thực nghiệm trên CRC đã được giới thiệu trong đồ án này. Kết quả đạt được của mẫu kiểm tra sức căng một trục cho đến khi
tra sức kéo căng. Sự kiểm tra sức căng dưới tải hai trục trong CRC gần như được đưa ra. Hằng số vật liệu của việc tăng sợi đã giúp đạt đến kết quả điều chỉnh của quá trình kiểm tra sức kéo căng bởi sự điều chỉnh kỹ thuật sử dụng mẫu tuyến tính và không tuyến tính. Một mẫu cấu trúc FE đã được phát triển và ứng dụng nghiên cứu đặc tính cơ học của CRC. Mẫu này bao gồm nguyên tố 8 mấu của hình 6 mặt mô tả nền cao su và nguyên tố trụ 3-D cho mẫu cốt lõi sợi dệt. Mẫu FE được sử dụng cho mô phỏng thực nghiệm trong sức căng đơn trục và hai trục. Kết quả mô phỏng được so sánh với thực nghiệm và chỉ ra rằng đề xuất mẫu FE là thích hợp làm vật mẫu và mô phỏng phản ứng cơ học của CRC.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Aboudi J., (2002). "Micromechanical analysis of the fully coupled finite thermoelastic response of rubber-like matrix composites". International Journal of Solids and Structures, Vol. 39, pp. 2587- 2612.
2. Beatty M. F., (1987). "Topics in finite elasticity: Hyperelasticity of rubber, elastomers, and biological tissues with examples". Appl. Mech. Rev. 40, No. 12, pp. 1699-1734.
3. Bonet, J., Burton, A.J., (1998). ″A simple orthotropic, transversely isotropic hyperelastic constitutive equation for large strain computations″. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., Vol. 162, 151- 164.
4. Guo, X., (2001). "Large deformation analysis for a cylindrical hyperelastic membrane of rubber-like material under internal pressure". Rubber chemistry and technology, Vol. 74, pp. 100-115. 5. Holzapfel G.A., Gasser T.C., Ogden R.W., (2000), "A new
constitutive framework for arterial wall mechanics and a comparative study of material models". Journal of Elasticity 61, 1-48.
6. Miller K., (2000). "Testing Elastomers for Hyperelastic Material Models in Finite Element Analysis", Axel Products.
7. Nam T.H., Thinh T.I., (2006). "Large deformation analysis of inflated air-spring shell made of rubber-textile cord composite". Structural Engineering and Mechanics: An International Journal, Vol. 24, No. 1, pp. 31-50.
8. Ogden R.W., (2001). "Background on nonlinear elasticity", Lemaitre J., ed., in the handbook of materials behaviour models, Academic Press, Boston, 75-83.
9. Payer H.-J., Meschke G., Mang H.A., (1997). Application of the finite element method to the analysis of automobile tires. Proc. of the IUTAM/IACM Symposium, June 2-6, Vienna, Austria.
10. Pidaparti R.M.V., (1997). "Analysis of cord-rubber composite laminates under combined tension and torsion loading". Int. J. of Composites Part B, Vol. 28, pp. 433-438.
11. Reese S., (2000), Large deformation FE modeling of the orthotropic elastoplastic material behaviour in pneumatic membranes, European Congress on Comput. Methods Appl. Mech. Engrg, Barcelona, 11-14 September.
12. Reese S., Raible T., Wriggers P., (2001), Finite element modeling of orthotropic material behaviour in pneumatic membranes, International Journal of Solids and Structures 38, 9525-9544.