تحلیل تغییر شکل بزرگ استوانه تابعی تحت بارگذاری کشش-پیچش: حل تحلیلی والمان محدود
نویسندگان
1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، مجتمع اموزش عالی لارستان
doi
10.61186/masm.4.1.20چکیده
در این مطالعه، یک راه حل تحلیلی برای بررسی رفتار مکانیکی یک استوانه هایپرالاستیک با جنس تابعی و تراکم ناپذیر که تحت کشش و پیچش همزمان قرار دارد، ارائه شده است. روش چگالی انرژی کرنش نمایی-نمایی که اخیراً ارائه شده برای پیشبینی رفتار ماده هایپرالاستیک استفاده میشود و فرض میشود پارامترهای مواد مرتبط با آن در امتداد جهت شعاعی به صورت نمایی تغییر میکنند. تحلیل المان محدود با تهیه یک زیربرنامه UHYPER در ABAQUS برای اعتبارسنجی راه حل تحلیلی پیشنهادی انجام می شود. نتایج المان محدود و نتایج حل تحلیلی برای کشش و پیچش های مختلف مطابقت خوبی دارند و نشان می دهند که شکل توزیع تنش و حداکثر تنش به توان نمایی در تابع تغییرات مواد بستگی دارد. بر خلاف کشش محوری، تأثیر پیچش بر توزیع تنش طولی پیچیدهتر است و برای پیچشهای بزرگ، دو اکسترمم در نمودار توزیع تنش مشاهده میشود که در پیچش های بیشتر به سمت مرکز و سطح بیرونی استوانه حرکت میکند. علاوه بر این، تنش طولی تغییرات فون میزز و چگالی انرژی کرنش را در سراسر جهت شعاعی کنترل میکند. علاوه بر این، با در نظر گرفتن کشش محوری، نقطه ای مشخص می شود که نیروی محوری ناشی از پیچش برای کشش های زیر این مقدار فشاری است و باعث می شود که سیلندر تحت پیچش افزایش طول یابد؛ اما این قسمت از کل نیروی محوری از حالت کششی به حالت فشاری تغییر می کند. در واقع با افزایش پیچش، استوانه ابتدا کوتاه شده و سپس در پیچش بیشتر کشیده می شود.
