Характерные черты модели
- Основывается на сканировании «in vitro»
- Получена по результатам сканирования менее, чем за 20 минут
- Контактная поверхность создается автоматически
- Сдвоенная гидро-упругая сетка
- Расчеты были выполнены при помощи Abaqus, Fluent и LS-Dyna
Что такое аукситная пена?
Термин «ауксит» происходит от греческого слова «auxeos», которое означает «то, что может расширяться». Аукситные материалы имеют отрицательный коэффициент Пуассона. Следовательно, во время растягивания они могут расширяться во всех направлениях в отличие от других материалов.
Микро-КТ (синхротронное) сканирование
Объемное изображение аукситной пены высокого разрешения было получено на синхротронной установке в Чикаго (благодарим проф. Джерри Сейдлера, Вашингтонский Университет).
Генерация сетки в ScanIP и +FE
Сегментирование данных было непосредственно произведено с использованием инструментов создания маски, была сгенерирована гладкая пространственная сетка в модуле +FE. Зона контакта была задана на границе пены для моделирования деформаций при сжатии. Все затраченное время на обработку изображения и построение сетки, включая время взаимодействия системы с пользователем, составило чуть меньше 20 минут.
Расчеты в Abaqus, Fluent и LS-Dyna
Затем сетка была импортирована в Abaqus, где к ее поверхности было приложено давление. Исследовались действующие в структуре пены механизмы, которые приводят к необычному коэффициенту Пуассона, полученному экспериментально. В среде LS-Dyna контактная поверхность была задана на границе пены для моделирования деформаций при сжатии.
 Abaqus. Деформации сжатия |
 Fluent. Анализ потока |
 LS-DYNA. Распределение напряжений |
|
- Большие деформации сжатия |
- Поток сквозь ячейки сетки |
- Детальный анализ |
Особые благодарности First Numerics (док. Джордж Лимберт), Эксетерскому Университету (док. Гевин Табор) и компании Аруп (Брайан Волкер), которые обеспечили нас своими FEA и CFD материалами.
Публикации
Walker, B., Young, P., 2007. Image Based Meshing for LS-DYNA. In: 6th European LS-Dyna users' conference, 28-29 May 2007 Gothenburg. Link?ping: Engineering Research Nordic AB, 3.53-3.67.
Limbert, G., 2006. Computer simulation: A powerful tool for developing new materials for biomedical applications. MED Matters - IMechE Medical Engineering Division E-Newsletter, January 2006 - Issue 02.