جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "shear- lag model" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «shear- lag model» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
استخوان بافت بیولوژیکی معدنی بوده که اجزاء اصلی آن دارای خواص مکانیکی بسیار متفاوتی می باشند. علایم بالینی برخی از بیماری ها مانند پوکی استخوان در سطح ماکرو رخ داده ولی علت آن تغییر ساختار استخوان در سطح نانو می باشد. بنابراین انجام مطالعات در سطوح نانو و میکرو ضرورت داشته و از نتایج آن می توان در ساخت ایمپلنت ها، داربست ها و پیوندهای استخوانی بهره گرفت. در تحقیق حاضر خواص الاستیک و رفتار استخوان در سطح نانو با روش اجزاء محدود مدلسازی شده و از لایه های چسبنده با خواص مکانیکی متفاوت استفاده شده است. پس از صحت سنجی مدل، نتایج توزیع تنش و خواص الاستیک آن با نتایج تحلیلی Shear-Lag مقایسه شده است. نسبت کرنش مواد معدنی به کل مدل که در اکثر مطالعات پیشین ارزیابی نشده، برای مصالح بینابینی مختلف ارایه شده است. تاثیر تغییر نسبت حجمی مواد معدنی و خصوصیات مکانیکی کلاژن بر رفتار مدل نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از مقایسه مدل عددی با سایر مدل های عددی و تحلیلی نشان دهنده تطابق بسیار خوبی می باشد. مصالح بینابینی کلاژن و صفحات معدنی با خواصی ناشناخته مهمترین عامل گسیختگی فیبریل کلاژن معدنی بوده و با ارزیابی پارامترهای مختلف در این تحقیق، حضور لایه ضخیم آب با پیوندهای واندوالسی و برشی ویسکوز به عنوان محتمل ترین لایه چسبنده معرفی شده است. نتایج مطالعات پارامتریک نشان می دهد که خواص غیرخطی کلاژن سبب ایجاد تغییرات چشمگیری در عملکرد مدل شده است. همچنین جهت کاهش هزینه محاسبات در مدل های سه بعدی، می توان از ساختارهای تک سلولی با شرایط مرزی پریودیک استفاده نمود.
کلید واژگان: استخوان, نانو, المان چسبنده, مدل Shear-Lag, اجزاء محدودBone is a mineralized biological tissue whose main components are enormously different from the mechanical aspect. Some of bone diseases like osteoporosis are due to mutations in bone structure at nano scale, while their clinical symptoms usually appear at macro scale. Therefore, the evaluation of bone at micro and nano scales is important and the obtained results could be used in fabricating the implant materials, scaffolds and bone grafting. In current study, the finite element modeling is performed to evaluate the mechanical properties and structural behavior of bone at nano scale and cohesive element with different mechanical properties is applied. After its verification, the stress distribution and elastic properties are compared with analytical Shear- Lag model. Limited studies are available on strain ratio in previous research and it is presented for different cohesive elements in current study. The influence of mineral volume fraction and mechanical properties of collagen is investigated. The comparison between FE models and the other ones demonstrate an excellent agreement. The collagen- HA interface with unknown mechanical properties is the most important parameter in mineralized collagen fibril and by analyzing different parameters in current research, the thick layer of water with Van der Waals interaction and Viscous shear is determined as the most probable cohesive layer. The result of parametric studies indicates the significant effect of non linear collagen on the model behavior. In order to decrease the cost of investigation in 3D models, the proposed unit cell with periodic boundary conditions could be employed.
Keywords: Bone, Nano, cohesive element, Shear- Lag model, finite element -
نشریه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک، سال هشتم شماره 2 (تابستان 1394)، صص 137 -148در این مقاله، تمرکز تنش در اطراف یک سوراخ در مواد مرکب تک لایه با الیاف بلند که در آن الیاف در جهت طولی تک لایه قرار دارند بررسی شده است. تک لایه دارای طول بینهایت، عرض محدود و ضخامت ثابت بوده و تحت بار کششی ثابت در بینهایت قرار دارد. ناپیوستگی به صورت سوراخ بیضی شکل بطور متقارن در وسط تک لایه قرار دارد و فرض بر این است که بر اثر ازدیاد تنش برشی در ماتریس اطراف سوراخ یک ناحیه تسلیم یافته به طول در ماتریس ایجاد شده است؛ بدین منظور از تئوری ماتریس تسلیم یافته برای بررسی ناحیه تسلیم استفاده شده است. با استفاده از تئوری شیرلگ، با در نظر گرفتن المان حجمی معادلات تعادل حاکم بر تک لایه استخراج شده است. سپس، با توجه به شرایط مرزی و پیوستگی حاکم بر تک لایه نتایج تمرکز تنش در اطراف سوراخ بصورت تحلیلی بدست آمده است. در نهایت، تمرکز تنش در اطراف سوراخ با استفاده از یک کد کامپیوتری محاسبه شده است. محاسبه ضریب تمرکز تنش در اطراف سوراخ با استفاده از روش تحلیلی شیرلگ، با در نظر گرفتن پلاستیسیته در ماتریس و کسر حجمی الیاف و ماتریس از اهداف اصلی می باشد. همچنین اثر تعداد الیاف شکسته شده، تعداد کل الیاف و تغییر شکل سوراخ روی ضریب تمرکز تنش نیز بررسی شده است. مشاهده می شود که ضریب تمرکز تنش با افزایش طول ناحیه پلاستیک کاهش می یابد. همچنین ضریب تمرکز تنش در حالت الاستیک با افزایش کسر حجمی الیاف افزایش یافته و در حالت پلاستیک با افزایش کسر حجمی الیاف ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.
کلید واژگان: ماده مرکب تک لایه, ناحیه پلاستیک, کسرهای حجمی, تئوری شیرلگ, تئوری ماتریس تسلیم یافته, تمرکز تنش سوراخJournal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, Volume:8 Issue: 2, 2015, PP 137 -148In this paper, the stress concentration around a hole in the single layer composite materials with long fibers is examined. The single layer has an infinite length, limited with and instant thickness and is loaded by a constant tension force p at infinity. The width of the lamina is considered to be finite and bears a hole as a defect. Due to presence of excessive shear stress in the matrix bays bounding the hole, a yielded zone of size is developed around the hole. Shear lag model (SLM) is used to drive the displacement and stress fields. The resulting equations are solved analytically based on boundary conditions and continuity in governing equations. Finally, the stress concentrations around the hole are calculated using a computer code. It is shown that the volume fractions of the fiber and matrix, as well as length of the plastic zone, have considerable effect on the stress concentrations within the lamina. Moreover, the number of broken fibers, the total number of fibers and the hole deformation seem to have considerable effect on hole stress concentrations. It is shown the stress concentration coefficient decreases with the increase of the plastic zone length. Also, the stress concentration factor increases in the elastic case with the increase of the volume fraction but in the plastic case at first it increases and then decreases with the increase of the volumes fraction.Keywords: Composite Lamina, Plastic Zone, Volume Fractions, Shear Lag Model, Matrix Yield Region, Hole Stress Concentration -
در این مقاله با استفاده از یک مدل تاخیر برش توسعه یافته، با درنظرگیری اثرات تنشهای برشی خارج صفحه ای، میدانهای تنش، کرنش، جابجایی و انرژی کرنشی در چندلایه های کامپوزیتی متعامد نمونه 0m/90n]s] محاسبه می شود. در ادامه روابطی برای تعیین افت سختی ناشی از وجود ترک ماتریسی در چندلایه های کامپوزیتی متقارن متعامد ارایه می شود و پارامترهای خرابی ناشی از وجود ترک ماتریسی در ماترسی سختی لایه کامپوزیتی تعریف می گردند. در ادامه با استفاده از مفاهیم مکانیک شکست و با بکارگیری دو معیار بیشترین تنش و معیار انرژی کرنشی آزاد شده، رشد مکانیزم های خرابی نظیر ترک ماتریسی و جداشدگی بین لایه ای حاصل از آن مطالعه می شود و یک رابطه بسته تحلیلی برای رشد خرابی در مواد مرکب لایه ای برحسب تنش محوری اعمال شده ارائه میگردد و در نهایت نتایج حاصل با نتایج تحلیلی و تجربی موجود مقایسه می گردد. نتایج ارائه شده نشان خواهد داد که روابط ارائه شده در این پژوهش در مقایسه با نتایج نیمه تحلیلی قبلی دارای دقت مناسبتر و خطای کمتر در مقایسه با نتایج تجربی میباشند. لازم به ذکر است که مدل ارائه شده در این مقاله، قابل توسعه به چندلایه های متقارن عمومی نیز می باشد.
کلید واژگان: مدل تاخیربرش ارتقا یافته, ترک ماتریسی, جداشدگی بین لایه ای, معیاربیشترین تنش, معیار انرژی کرنشی آزاد شدهIn the present study, using a precise shear lag parameter in an extended shear lag model, by considering the effects of out of plane shear stresses, the stress fields distribution as well as strain fields and displacement distributions will be obtained for a typical [0m/90n]s cross ply composite laminate containing a specified matrix cracking density. Then, the stiffness degradation due to existence of matrix cracking in these cross-ply composite laminates will be evaluated and specific damage parameters, which affect the stiffness matrix of composite ply, will be defined. Furthermore, using the concept of fracture mechanics by applying two different criteria including the maximum stress and strain energy release rate, the matrix cracking initiation and evolution as well as induced delamination propagation will be studied. Finally, a closed form relation will be presented which predicts the evolution of matrix cracking under uniaxial loading conditions in cross-ply composite laminates. At last, the obtained results by present study will be compared with available semi-analytical and experimental results. The obtained results reveal that the proposed closed form relations by the authors have a less difference with experimental results in comparison with the previous semi analytic results.Keywords: shear lag model, matrix cracking, delamination, max stress, strain energy release rate
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.