Új hiperelasztikus konstitutív modell fejlesztése és implementálása végeselemes szoftverbe
Development of a new hyperelastic constitutive model and implementation in a finite element software
Keywords:
hyperelasticity, constitutive model, Abaqus, parameter-fitting, UHYPER, /, hiperelasztikus anyagok, konstitutív modell, paraméter-illesztésAbstract
The paper presents a new hyperelastic model, which is a combination of two previously existing models. The manuscript describes the analytical stress solutions for the model in the commonly used homogeneous loading cases. The authors perform a parameter fitting task to determine the parameters of the new model using uniaxial and equibiaxial material tests. The UHYPER and VUMAT Fortran subroutines written for the Abaqus finite element software provide the possibility to use the new hyperelastic model for general 3D geometry.
Kivonat
A cikk egy új hiperelasztikus modellt mutat be, amelyet két korábban létező modell kombinálásával állítanak elő a szerzők. A kézirat ismerteti a modellhez tartozó analitikus feszültségmegoldásokat az általánosan alkalmazott homogén terhelési esetek során. A szerzők paraméter-illesztési feladat elvégzésével meghatározzák az új modellben szereplő paramétereket egy- és kéttengelyű anyagvizsgálatok segítségével. Az Abaqus végeselemes szoftverhez írt UHYPER és VUMAT Fortran szubrutinok lehetőséget biztosítanak arra, hogy az új hiperelasztikus modellt általános 3D geometria esetén is használhassuk.
References
Doghri I. Mechanics of Deformable Solids, Springer, Berlin, 2000.
Holzapfel G. Nonlinear solid mechanics, Wiley, New York, 2000.
Bergström J. Mechanics of Solid Polymers, Elsevier, Amsterdam, 2015.
He H., Zhang Q., Zhang Y. Chen J., Zhang L., Li F. A comparative study of 85 hyperelastic constitutive models for both unfilled rubber and highly filled rubber nanocomposite material, Nano Materials Science, Elsevier, 2022, 4(2), 64-82.
Gent A. N., Thomas A. G. Forms for the stored (strain) energy function for vulcanized rubber, Journal of Polymer Science, Wiley, 1958, 28(118), 625-628.
Humphrey J. D., Yin F. C. P. On Constitutive Relations and Finite Deformations of Passive Cardiac Tissue: I. A Pseudostrain-Energy Function, Journal of Biomechanical Engineering, ASME, 1987, 109(4), 298-307.
Kossa A., Valentine M. T., McMeeking R. M. Analysis of the compressible, isotropic, neo-Hookean hyperelastic model, Meccanica, Springer, 2023, 58, 217-232.
Wolfram Mathematica 12.0-ás verzió. www.wolfram.com.
Dassault Systèmes Abaqus 2020-as verzió. https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/abaqus/.
