A mixed finite element formulation for energy‐momentum time integrations of composites with fiber bending stiffness
A mixed finite element formulation for energy‐momentum time integrations of composites with fiber bending stiffness
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具有纤维弯曲刚度的复合材料能量动量时间积分的混合有限元公式
DOI：
10.1002/pamm.202100201
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Kalaimani I.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dietzsch J;Groß M;Kalaimani I.
我们的目标是对轻质结构中的3D纤维增强材料进行动态模拟，这些结构由数千根纤维粗纱组成。每个粗纱都有一个单独的弯曲刚度，这对材料在宏观尺度上的行为有很大的影响。为了描述这种材料行为，我们扩展了一个超弹性各向异性柯西连续体公式，它只模拟纤维增强的宏观行为，将变形映射的高阶梯度作为一个独立场。新的混合有限元列式是基于各向异性多凸材料列式的著名混合有限元，但包含了与纤维弯曲刚度有关的新的混合场。由于我们的目标是动态的长期模拟，我们应用了更高阶的精确时间积分器。在这里，我们将新的混合有限元格式包含在基于变分的时间有限元方法中。作为一个简单的悬臂梁的数值例子。在这里，我们首先分析了纤维弯曲刚度的影响。
We aim at dynamic simulations of 3D‐fiber‐reinforced materials in light‐weight structures, which are reinforced by fiber rovings comprised of thousands of filaments. Each roving possesses a separate bending stiffness, which has a large influence on the material behaviour on the macro scale. For the description of this material behavior, we extend a hyperelastic anisotropic Cauchy continuum formulation, which models only the macro‐scopic behaviour of a reinforcement by filaments, by a higher‐order gradient of the deformation mapping as an independent field. The new mixed finite element formulation is based on well‐known mixed finite elements for anisotropic polyconvex material formulations, but include new additional mixed fields concernd with the fiber bending stiffness. As we aim at dynamic long‐term simulations, we apply higher‐order accurate time integrators. Here, we include the new mixed finite element formulation in a variational‐based time finite element method. As numerical examples serve a simple cantilever beam. Here, we first analyze the influence of the fiber bending stiffness.
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热粘弹性纤维增强连续体的基于变分的高阶精确能量动量方案
影响因子：
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作者：
M. Groß;J. Dietzsch;M. Bartelt
通讯作者：
M. Bartelt
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DOI：
--
发表时间：
2021
期刊：
9th edition of the International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering
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--
作者：
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通讯作者：
I. Kalaimani
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发表时间：
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通讯作者：
D. Kourounis;A. Fuchs;O. Schenk