Damage phenomenon in highly filled elastomers
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Çalışmada sonlu şekil değişimi ve hasara uğrayan yoğun dolgulu elastomer malzemeler için sonlu elemanlar analizine uyumlu bünye denklemi geliştirilmiştir. Viskoelastisite, sıcaklık, dış basınç, çevrimsel yükler ve tanecik-matris ara yüzeyindeki ayrılma sonucu oluşan hasarın etkileri modelde öngörülmektedir. Oluşan hasarın başlangıç ve gelişim kriteri belirlenmiş ve malzeme gerilmesinde hasar kaynaklı oluşan yumuşamalar modellenmiştir. Bünye denklemi, bir ticari sonlu elemanlar yazılımına kullanıcı tarafından tanımlanan malzeme modeli olarak entegre edilmiş ve bu amaçla sağlam bir sayısal algoritma geliştirilmiştir. Modelin parametreleri bir katı roket yakıtına ait deney verileri kullanılarak belirlenmiştir. Kalibrasyonu yapılan modelin sonlu elemanlar analizi uyarlamasına yönelik doğrulama ve gerçekleme çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla homojen ve homojen olmayan şekil değişimleri ve sonlu elemanlar analizinde kullanılan farklı eleman tipleri incelenmiştir. Değişik hız, sıcaklık ve dış basınçta yapılan ve kalibrasyonda kullanılmayan deney verileri ile model öngörüleri karşılaştırılmıştır. Katı yakıtlı roket motorunun çevrimsel sıcaklık yükleri altında üç boyutlu sonlu elemanlar analizleri başarı ile gerçekleştirilmiştir. Bünye modeli, ortalama hızlarda, tüm dış basınçlarda ve çevrimsel yüklemelerde deney verileri ile oldukça uyumlu sonuçlar vermektedir. Yüksek hızlarda ve düşük sıcaklıklardaki gerilme öngörüleri deney verilerinin üzerinde kalmaktadır. Önerilen sayısal algoritma ile modelin sonlu elemanlar yazılımına entegrasyonu sonucunda yakınsama sorunları ile karşılaşılmamıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada geliştirilen bünye modeli yoğun dolgulu elastomer malzemelerden oluşan, herhangi bir geometriye sahip ve karmaşık yükler altındaki yapıların gerilme analizinde kullanılabilir. The complete pathway to construct a constitutive model well suited for finite element analysis of highly filled elastomeric materials undergoing large deformation and damage was studied. The effects of viscoelasticity, temperature, superimposed pressure, cyclic loading and damage in the form of interface debonding were included in the model. Damage initiation and evolution criteria were defined, and the softening effect of damage on the stress response was modelled. A robust numerical algorithm was developed and implemented as a user material into a commercial finite element software.The model parameters were determined for a set of solid propellant test data. Using the calibrated constitutive model a systematic verification and validation procedure of the implementation was carried out. Homogeneous and inhomogeneous deformation states were considered and various element types were investigated. Model predictions at various loading rates, temperatures and superimposed pressure levels were compared to test data not used in the calibration. Three dimensional stress analysis of a solid rocket motor subjected to cyclic temperature loading was successfully completed.The constitutive model has good predictive capabilities for moderate loading rates, wide range of superimposed pressure levels and cyclic loading. At high loading rates and cold temperatures the model overpredicts the stress response. The implementation is stable and robust in terms of convergence. It is therefore concluded that the constitutive model can be readily used for stress analysis of highly filled elastomeric media with general geometry and loading.
Collections