Metal bonded rubber spring is used in primary suspension component of the high speed train. The aim of this study is to establish a finite element analysis technique for the metal bonded rubber spring. Some theoretical analyses were performed on the hyperelastic behavior in rubber material and test are carried out to acquire the constants in strain energy function for it. Also, finite element analysis were executed to evaluate the design parameter and behavior of deformation and stress distribution using by the commercial finite element code.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.353-362
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2016
An accurate hysteresis model of an elastomer is important for quantifying viscoelastic energy loss. We suggest a highly nonlinear hyper-viscoelastic constitutive model of elastomers. The model captures a nonlinear viscoelastic characteristic by combining Yeoh's hyperelastic model and Hoofatt's hysteresis model used Neo-Hookean hyperelastic model. Analytical and numerical models were generated from uniaxial cyclic tests of an elastomer under a sinusoidal load with a mean strain of 150%, amplitudes of 20~80%, and frequencies of 0.02~0.2Hz. The viscoelastic model can highly capture the viscoelastic energy loss up to a strain of 230%.
Water seals are used in a washing machine to seal rotating shafts and to prevent the penetration of dust, dirt or water from the outside. The design parameters of water seals, that were the location of the garter spring, the angle of the seal lip, and the interference, were investigated by the computer simulations using the hyperelastic non-linear large deformation finite element analysis code. The maximum contact stress and the distribution of stress on the seal lip were obtained for various type of water seals. The best type among the several investigated seals was selected considering the contact force and the sealing performance.
Finite element analysis of welding processes, which entail phase evolution, heat transfer and deformation, is considered in this paper. Attention focuses on numerical implementation of the thermo-elastic-plastic constitutive equation proposed by Leblond et al in consideration of the transformation plasticity. Based upon the multiplicative decomposition of deformation gradient, hyperelastic formulation is employed for efficient numerical integration, and the algorithmic consistent moduli for elastic-plastic deformations including transformation plasticity are obtained in the closed form. The convergence behavior of the present implementation is demonstrated via a couple of numerical example.
The aim of this paper is to perform a finite element analysis that will have the ability to predict the seal performance characteristics, such as deformation, contact load and friction and also is to provide a means of potential seal designs, which can reduce the time and cost of designing the performance of the seal. The material property tests of elastomer seal are performed to obtain the hyperelastic properties and The Mooney-Rivlin constants are determined from these test results. A 2D modelling of the seal cross section is performed to simulate the contact behavior between the seal on the piston and the cylinder bore under operation conditions. The deformation behavior, contact load and friction of an elastomer seal is analyzed by a finite element method which performs three analytic phases of interference fit, the variations of pneumatic pressure and piston movement under the operational conditions.
In the present work, the elasto-viscoplastic behavior, interactions between grains, and the texture evolution in polycrystalline materials subjected to finite deformations are modeled using a multiscale analysis procedure within a finite element framework. Computational homogenization is used to relate the grain (meso) scale to the macroscale. Specifically, a polycrystal is modeled by a material representative volume element (RVE) consisting of an aggregate of grains, and a periodic distribution of such unit cells is considered to describe material behavior locally on the macroscale. The elastic behavior is defined by a hyperelastic potential, and the viscoplastic response is modeled by a simple power law complemented by a work hardening equation. The finite element framework is based on a Lagrangian formulation, where a kinematic split of the deformation gradient into volume preserving and volumetric parts together with a three-field form of the Hu-Washizu variational principle is adopted to create a stable finite element method. Examples involving simple deformations of an aluminum alloy are modeled to predict inhomogeneous fields on the grain scale, and the macroscopic effective stress-strain curve and texture evolution are compared to those obtained using both upper and lower bound models.
The paper presents a study regarding rubber compressibility behavior. The objective is to analyze the effect of compression degree of rubber on its mechanical properties and propose a new methodology based on reverse engineering to predict compressibility degree based on uniaxial stretching test and Finite Element Analysis (FEA). In general, rubbers are considered to be almost incompressible and Poisson's ratio is close to 0.5. Since this property is intimately related to the rubber packing density, little changes in Poisson's ratio can lead to significant changes regarding mechanical behavior. The deviatory hyperelastic constants were obtained through experimental data fitting by least squares method for the most relevant constitutive models implemented in commercial software Abaqus, such as: Neo-Hooke, Mooney-Rivlin, Ogden, Yeoh and Arruda-Boyce, whereas the hydrostatic part was determined through an optimization algorithm implemented in the Abaqus environment by Python scripting. The simulation results presented great influence of the Poisson's ratio in the rubber specimen mechanical behavior mainly for high strain levels. A conventional pure volumetric compression test was also carried out in order to compare the results obtained by the proposed methodology.
In this study, we investigate the mechanical behavior of each skin layer, in terms of the nominal stress-strain curve by uniaxial tensile tests using specimens of porcine skin in two forms: dermis containing epidermis, and all three layers. All tests were performed under cyclic loading at the constant strain rate of 10-3 s-1 at ambient temperature. To measure the precise initial cross-sectional areas of each layer, the thickness of each skin layer was quantified by counting the number of pixels on the photo-image using image-processing software. In the tensile test, force-strain curves of the total skin and dermis with epidermis were obtained. Subsequently, a rule of mixtures was applied to determine the nonlinear mechanical properties of the hypodermis layer. In conclusion, we could define the uniaxial tensile behavior of the hypodermis, and additionally predict the weight effect of the dermis and hypodermis layers in the tensile test.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2009.10a
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pp.281-284
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2009
Flexible forming process for sheet metal using reconfigurable die is introduced based on numerical simulation. Numerical simulation of sheet metal forming process is carried out by using flexible dies model instead of conventional matched die set. Elastic cushion which has high resilience behavior from excessive deformation are inserted between forming punches and blank material for smoothing the forming surface which has discrete due to characteristics of the flexile die. As an elastic cushion, urethane pads are utilized using hyperelastic material model in the simulation. Formability in view of surface defect such as onset of dimple is compared with regard to various punch sizes. Consequently, it is confirmed that the flexible forming process for sheet material has appropriate capability and feasibility for manufacturing of smoothly curved surface instead of conventional die forming process.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.7
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pp.1076-1086
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2003
The effect of a rubber mould on densification behavior of aluminum alloy powder was investigated under cold isostatic compaction. A thickness of rubber mould and friction effect between die wall and rubber mould were also studied. The hyperelastic constitutive equation based on the Ogden strain energy potential was employed to analyze deformation of rubber. The elastoplastic constitutive equation of Shima and Oyane and that of Lee on densification were implemented into a finite element program (ABAQUS) to simulate densification of metal powder for cold isostatic pressing and rubber isostatic pressing. Finite element results were compared with experimental data for densification and deformation of aluminum alloy powder under isostatic compaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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