中等大变形轮胎衍生材料建模中的指数型Hencky应变能
经典分析与常微分方程
2016-01-21 v2
摘要
本工作提出了一种基于Hencky对数应变张量的超粘弹性模型，用于模拟经历中等大变形的轮胎衍生材料(TDM)的响应。TDM是一种复合材料，由研磨废弃轮胎得到的橡胶纤维和颗粒与聚氨酯粘结剂混合后经冷锻制成。其力学性能受与颗粒组成相关的孔隙存在以及因颗粒-基体界面弱连接导致的低抗拉强度的影响很大。出于这些原因，TDM的使用仅限于涉及有限变形范围的应用。实验测试表明，响应的一个核心特征与材料在体积变形下的高度非线性行为有关，而传统的超弹性模型无法预测该行为。本文给出的应变能函数是Neff等人提出的指数型Hencky应变能的一个变体，该变体在中等应变下与二次Hencky模型同样好，并在大应变区域从数学角度改善了几个重要特性。所提出的指数型Hencky能量形式具有一组在无穷小应变区域内唯一确定的参数，以及一组用于确定非线性响应的正交参数。该超弹性模型还被纳入有限变形粘弹性框架中，该框架考虑了TDM中的两种主要耗散机制，一种在微尺度层面，一种在宏观尺度层面。该模型能够利用一组唯一的参数预测一定频率和振幅范围内的不同变形模式，且大多数参数具有明确的物理意义。此外，通过将所提出的本构模型的预测与实验数据进行比较，我们得出结论：新的本构模型给出了准确的预测。
引用
@article{arxiv.1509.06541,
title = {The exponentiated Hencky strain energy in modelling tire derived material for moderately large deformations},
author = {Giuseppe Montella and Sanjay Govindjee and Patrizio Neff},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.06541},
year = {2016}
}