دانلود ترجمه مقاله مدلینگ المان محدود برش پارچه – مجله IOP

iop1

 

 عنوان فارسی مقاله: مدلینگ المان محدود برش پارچه
 عنوان انگلیسی مقاله: Finite element modelling of fabric compression
دانلود مقاله انگلیسی: برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید
خرید ترجمه آماده: downloadbutton

 

سال انتشار  ۲۰۰۸
تعداد صفحات مقاله انگلیسی  ۱۷ صفحه
تعداد صفحات ترجمه مقاله  ۲۳ صفحه
مجله  مدلسازی و شبیه سازی در علم و مهندسی مواد
دانشگاه  بریتانیا
کلمات کلیدی  –
نشریه IOP iop2

 


فهرست مطالب:

 

چکیده

۱ مقدمه

۲ مدل سازی هندسی منسوجات، مواد و FE

۱٫۲ مدل سازی هندسی
۲٫۲ مدل سازی مواد
۳٫۲ اجرای FE

۳ شرایط مرزی متناوب

۱٫۳ شرایط مرزی ۱ (BC1) : چرخش محض
۲٫۳ پیش بینی نیرو و زاویه برش در BC1
۳٫۳ تحلیل سینماتیک قاب تصویر
۴٫۳ اجرای شرایط مرزی متناوب یکپارچه اختلاف- جابجایی (BC2)

۴ مطالعه حساسیت

۵ نتیجه گیری

 


بخشی از ترجمه:

 

چکیده
در این مطالعه، برای پیش بینی نیروی برش در برابر زاویه برش پارچه های بافته شده از مدل المان محدود استفاده شده است. مدل مذکور بر اساس طرح مدل سازی هندسی TexGen توسعه یافته در دانشگاه ناتینگهام ومدلهای سازنده ارتوتروپی برای وضعیت نخ به همراه شرایط مرزی متناوب اختلاف- جابجایی عمل می کند. عامل متمایز کننده مدل سازی پیشین برش پارچه در آن است که جزئیات سینماتیک قاب تصویر در مدل لحاظ شده و به همین خاطر مکانیسم برش پارچه را به درستی می توان معرفی نمود. برای تعیین تاثیر مکانیسم های تغییر شکل مزو و میکرو بر اتلاف انرژی در طول برش ، به دقت مورد بررسی قرار گرفته اند. مدل معرفی شده با استفاده از نتایج بدست آمده برای پارچه ساده بافت فایبرگلاس مورد ارزیابی قرار گرفته و اهمیت شرایط مرزی در تحلیل مکانیسم های تغییر شکل روشن شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که شرایط مرزی چرخش ساده برای پیش بینی نیروی برش در شرایط تغییر شکل وسیع بسنده کرده و به خاطر بهم فشردگی نخ، بخش کثیری از انرژی در شرایطی تلف می شود که زاویه برش بالاتر باشد. در شرایط تغییر شکل اندک، نیاز به تحلیل سینماتیکی مشروح می باشد، چرا که به کمک این روش مکانیسم های تغییر شکل برش و برش را به درستی می توان مدل سازی نمود.

۵٫ نتایج
در اینجا شیوه مدل سازی المان محدود بر اساس طرح مدل سازی پارچه TexGen با استفاده از شرایط مرزی متناوب اختلاف- جابجایی یکپارچه و تئوری پیوستار برای رفتار مواد ارتوتروپیکی با ساختار مزو ارائه شده است. هدف اصلی این مطالعه، تکیه بر اهمیت و معناداری شرایط مرزی در پیش بینی صحیح مکانیسم های تغییر شکل و نیروی برش    می باشد. شرایط مرزی چرخش ساده برای پیش بینی نیروی برش در تغییر شکل وسیع بسنده می کند، بخش عظیمی از انرژی به خاطر تراکم و به هم فشردگی نخ ، در زاویه برش بالاتر تلف شده است. در مورد تغییر شکل اندک، نیاز به تحلیل سینماتیکی مفصلی می باشد که امکان پیش بینی برش نخ و تغییر شکل چرخشی برای برش پارچه را فراهم می آورد. در این وضعیت انرژی تلف شده توسط مکانیسم های مجزا را می توان مدل سازی نمود، به عبارتی تغییر شکل نخ در مقیاس مزو  (چرخش) و لغزش الیاف پارچه در مقیاس میکرو در نخ. مکانیسم های لغزش برشی و چرخش در برگیرنده اصطکاک بین     نخ ها و الیاف لغزشی می باشند که نیازمند مدل سازی اثرات اصطکاک پارچه در سطوح مختلف ، به عبارتی برش در مناطق درون نخی و میان نخی و بین کراس اور نخ می باشند. موفقیت آن نقش و سهم بسیار زیادی در پیش بینی زیبایی و راحتی پارچه لباس دارد.
با توجه به مطالعه حساسیت، می توان به این نتیجه رسید که مقاومت نسبت به چرخش نسبی نخ و تراکم و بهم فشردگی نخ مکانیسم های تعیین کننده ای برای پاسخ پارچه نسبت به برش میان سطحی محسوب می شوند. نیروهای برشی در نخ  به خاطر سختی برشی پائین نخ، کسر کوچکی از کل نیروی تغییر شکل را به خود اختصاص می دهند. در صورت تغییر درمحدوده وسیع، سختی در امتداد جهت نخ نیزبه خاطر افزایش چین به نسبت بالا رفتن زاویه برش، بر برش پارچه تاثیر می گذارد.
در حال حاضر، مدل معرفی شده نمی تواند لغزش ریزساختاری را کاملاً پیش بینی نماید، زیرا المان پیوستار کرنش برشی الیاف درون آن را به درستی منعکس نمی کند. به همین خاطر، درستی روند مدل سازی برش نخ مهم نیست، مسئله اصلی آن است که تنش داخلی الیاف را نمی توان هیچ گاه به درستی مدل سازی نمود. توسعه آتی مدل نیازمند مدل سازی فرعی مفصل تری (مدل سازی نخ) است تا بدین طریق امکان مدل سازی درست مکانیسم لغزش الیاف فراهم آید.


بخشی از مقاله انگلیسی:

 

Introduction

Woven fabric materials find numerous important applications ranging from aerospace andtextile composites to apparel. In recent years, many cutting-edge studies have focused oncertain special-purpose applications of fabrics, such as body armour for ballistic protection [1]and fabric integrated with flexible electronics for communications [2]. Conversely, engineerscarefully design fabric architectures to obtain the best possible combination for cost, weight,strength and performance. All these aspects require a thorough understanding of themechanical behaviour of woven fabrics. There is thus a significant need for modelling ofthe mechanical behaviour and performance of textiles.Woven fabrics are made of yarns which are woven in one of several different patterns.Each yarn, in turn, comprises many fibres which are bundled together into a single structure.The material properties of fabric are greatly affected by their underlying microstructure. There are many challenging aspects of modelling fabric behaviour, for example, even the geometryof relatively simple plain weave fabrics is complicated and requires careful modelling to obtainrealistic results.The aim of this study is to develop a computational modelling approach for FE analysis offabric compression. This will be applied subsequently to determine the mechanical behaviourof woven fabric under other loading conditions, such as tension, shear and bending, as well ascombinations of these. These simulations are targeted to determine the theoretical dependencesof fabric mechanical performance on its component properties and structural parameters, andto identify the primary deformation mechanisms under different loading conditions. Thesimulations will be used to:• predict the behaviour of fabrics based on the properties of the component yarns and yarnsinteractions;• assist engineers in selecting yarns and fabric structures for specific applications;• create a database for fabric and fabric-based material optimization;• enable a virtual fabric design/testing system to reduce cost and lead-time in introducingnew textiles;• predict the results of changes of mechanical and geometric properties of a fabric due to amanufacturing process such as composite forming or automatic material handling;• provide a detailed understanding of the behaviour of woven fabric under a variety ofexternal loadings to guide the development of analytical modelling.The focus of this paper is on prediction of woven fabric compression. There has beenconsiderable research in this area both in the textiles and composites literature. Studiesgenerally involve either empirical/semi-empirical analytical modelling or mechanical (finiteelement based) modelling. There are many challenges to develop analytical models which canaccurately capture the important aspects of fabric deformation in compression.van Wyk [3] derived a relation between pressure and volume for a random wool fibreassembly under hydrostatic compression on the assumption that the compression of the massresulted only in bending of the fibres. Toll and Manson [4] related applied pressure P tofibre volume fraction Vf , using a power law, P = cV nf , where c and n are empirical constantsto characterize the compressibility of random fibre assemblies. van Wyk’s model and thepower law have been used widely and extended to fit experimental data on textiles and textilecomposites, as reviewed by Robitaille and Gauvin [5] and Sherburn [6]. Gutowski and Caideveloped a theory for the deformation behaviour of aligned fibres suitable for production ofcomposite materials [7,8]. The path of each individual fibrewas assumed to followa sinewave.However, the above models are unable to predict compression properties without empiricalparameters. To overcome this limitation, several researchers have employed energy methods totackle the difficulties in analytical modelling of fabric compression [9,11]. In this method, thedeflection of the fibre elements was assumed to be proportional to the compression of the totalfibre assembly. The energy required to cause this deflection was added for all fibres to obtainthe total energy for fabric compression. The results of this method were not compared withexperimental data. Lee and Carnaby [12, 13] conducted a similar study on uniform randomassemblies of fibres using an energy method; however, this method was not applied to alignedfibre assemblies.


 عنوان فارسی مقاله: مدل سازی المان محدود برش پارچه
 عنوان انگلیسی مقاله: Finite element modelling of fabric compression
دانلود مقاله انگلیسی: برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید
خرید ترجمه آماده: downloadbutton

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *