Numerical simulations of local and global buckling of hyperelastic tubes with different cross-sections
Численное моделирование местной и общей потери устойчивости гиперупругих труб с различными поперечными сечениями

L. Kovalevsky, S. Emelo, V. I. Andreev
2019 Vestnik MGSU  
1 Варшавский технологический университет, 00-637, Польша, г. Варшава, ул. Леха Качиньского, д. 16; 2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26 АННОТАЦИЯ Введение. Представлен подход к применению программ конечных элементов (МКЭ) ABAQUS/Standard и ABAQUS/ Explicit с различными уравнениями состояния несжимаемых изотропных гиперупругих материалов при анализе сжатых и растянутых оболочечных элементов из
more » ... эластомеров. Эластомеры обычно используются в строительстве, а также в конструкционных оболочечных элементах, в частности трубах разных поперечных сечений. Материалы и методы. Созданы три модели МКЭ для труб с одинаковой длиной и начальной жесткостью. Рассмотрены трубы с эллиптическим, квадратным и треугольным сечением. Использованы три типа структурных моделей из резиноподобного материала (эластомера) -с полиномиальной функцией упругой энергии в виде модели MV и стандартные модели Нео -Гука и Муни -Ривлина. В МКЭ моделях анализируемых труб не вводились начальные несовершенства. Численное моделирование выпучивания труб выполнялось для двух типов начальных и граничных условий -для квазистатических и динамических задач. Результаты. Показано, что тип выпучивания зависит от поперечного сечения трубы. Сравнение решений по выпучиванию смоделированных труб с различными структурными моделями продемонстрировало хорошую корреляцию результатов. Приведена примерная история деформации эллиптического образца, проанализированного ABAQUS/ Standard, нагруженная путем перемещения границы. Выводы. Установлено, что программа ABAQUS/Standard позволяет использовать несжимаемые гиперэластичные материалы, программа ABAQUS/Explicit не предоставляет такой возможности. Из этого следует необходимость задавать параметры материала, связанные со сферической частью тензора напряжений. Параметр не должен быть слишком малым, иначе это приведет к числовым ошибкам. Решения задач об устойчивости моделей труб с различными физическими моделями дают хорошие корреляции результатов. К ЛЮЧ ЕВЫЕ СЛО ВА: эластомеры, численное моделирование, конечно-элементное программное обеспечение, конечно-элементная модель, посткритическое поведение Д Л Я Ц И Т И Р О В А Н И Я: Ковалевский Л., Емело С., Андреев В.И. Численное моделирование местной и общей потери устойчивости гиперупругих труб с различными поперечными сечениями // Вестник МГСУ. A B ST R ACT Introduction. An approach to the application of finite element programs (FEM) ABAQUS/Standard and ABAQUS/Explicit with various equations of state of incompressible isotropic hyperelastic materials is presented when analyzing compressed and stretched shell elements of elastomers. Elastomers are commonly used in construction as well as in structural shell elements, in particular pipes of different cross sections. Materials and methods. Three FEM models for pipes with the same length and initial stiffness were created. Pipes with elliptical, square and triangular cross sections are considered. Three types of structural models of rubber-like material (elastomer) were used -with a polynomial elastic energy function in the form of the MV model and the standard models of Neo -Hooke and Mooney -Rivlin. In the FEM models of the analyzed pipes, not enter initial imperfections. Numerical modeling buckling of pipes was performed for two types of initial and boundary conditions -for quasistatic and dynamic problems. Л. Ковалевский, С. Емело, В.И. Андреев ПРОЕК ТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОД ЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
doi:10.22227/1997-0935.2019.2.169-178 fatcat:63besnlbl5f3bdqld5uxtv2iu4