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  5. Pseudo-elastic cavitation model: part I — finite element analyses on thin silicone adhesives in façades
 
  • Details
2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Pseudo-elastic cavitation model: part I — finite element analyses on thin silicone adhesives in façades

File(s)
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Hauptpublikation
s40940-019-00115-4.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 4.69 MB
TUDa URI
tuda/10557
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-239663
DOI
10.26083/tuprints-00023966
Autor:innen
Drass, M. ORCID 0000-0001-5511-2235
Du Bois, P. A.
Schneider, J. ORCID 0000-0003-2680-9628
Kolling, S. ORCID 0000-0002-8401-2628
Kurzbeschreibung (Abstract)

This study investigates the structural behavior of adhesive bonds of glass and metal using thin, structural silicones in heavily constrained applications. This special type of connection may lead to triaxial stress conditions under axial loading, which can lead to dilatation failure due to the abrupt growth of cavities (cavitation effect). Cavitation failure leads to significant stress softening and loss of stiffness; however, it increases connection’s ductility. These material deformations should be considered when designing glass-metal connections. Therefore, a constitutive model is developed to account for cavitation in hyperelastic materials. The volumetric component of the model is equipped with a non-linear Helmholtz free energy function that accounts for isotropic void growth under hydrostatic loading. An energy coupling term is then added that numerically explicates strain energy under isochoric deformation, while also guaranteeing physical material behavior. The energy contribution is calculated internally by analysing the geometric evolution of inherent voids. The extended volumetric–isochoric split enables one to numerically calculate heavily constrained silicone joints under arbitrary deformation modes. Three-dimensional finite element calculations on uniaxial tension, bulge, and pancake tests validate the constitutive model. All experiments could be validated with one set of material parameters through numerical simulations. The numerical calculations were robust and efficient without any underlying mesh dependencies.

Freie Schlagworte

Cavitation

Transparent structura...

Poro-hyperelastic mat...

Finite porosity

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Statik und Konstruktion
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Glass Structures & Engineering
Startseite
41
Endseite
65
Jahrgang der Zeitschrift
5
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2363-5150
Verlag
Springer International Publishing
Ort der Erstveröffentlichung
Cham
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1007/s40940-019-00115-4
PPN
532940032
Zusätzliche Infomationen
Special Issue: "Glass Performance"

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