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  5. A robust hybrid‐element family for strongly compressed hyperelastic materials
 
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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
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A robust hybrid‐element family for strongly compressed hyperelastic materials

File(s)
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Hauptpublikation
Proc Appl Math and Mech - 2021 - Schneider - A robust hybrid‐element family for strongly compressed hyperelastic materials.pdf
CC BY-NC-ND 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 180.29 KB
TUDa URI
tuda/13485
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-296687
DOI
10.26083/tuprints-00029668
Autor:innen
Schneider, Patrick ORCID 0000-0002-7150-0358
Schönherr, Josef Arthur ORCID 0000-0003-2680-0551
Mittelstedt, Christian ORCID 0000-0003-2393-4693
Kurzbeschreibung (Abstract)

Technical elastomers are usually quasi‐incompressible. For simulations they are, therefore, often modeled as ideal incompressible hyperelastic materials, or a linear relation between the hydrostatic pressure and the (volumetric) dilation is assumed, i.e., a linear compression model with constant bulk modulus is used. However, for strongly compressed structural components, like sealings or damper elements, a nonlinear compression model might be required as well, in order to achieve accurate results. In general, the numerical ill‐posedness of irreducible (purely displacement‐based) finite element formulations for quasi‐incompressible materials demands for a hybrid/mixed finite element implementation. State of the art hybrid/mixed‐elements still suffer from numerical stability issues that can be greatly amplified by the usage of nonlinear compression models. In the talk, a robust hybrid‐element family is introduced that can readily be used in combination with any isotropic, invariant‐based hyperelastic material model. The mesh convergence behavior and the numerical stability of the new element family are assessed by benchmark testing and compared to classical Simo‐Taylor‐Pister (STP) elements as well as the hybrid‐element family (C3D8H, C3D20H, C3D10H) implemented in the commercial finite element code Abaqus Standard, Simulia (Dassault Systèmes). The presented finite element family is free of volumetric locking and more robust than STP or Abaqus hybrid‐elements, especially in combination with strongly nonlinear compression models.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA) > Bauteilfestigkeit
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Leichtbau und Strukturmechanik (LSM)
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
PAMM
Jahrgang der Zeitschrift
21
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
1617-7061
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1002/pamm.202100020
PPN
532972082
Artikel-ID
e202100020

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