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  5. Robust hybrid/mixed finite elements for rubber-like materials under severe compression
 
  • Details
2022
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Robust hybrid/mixed finite elements for rubber-like materials under severe compression

File(s)
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Hauptpublikation
s00466-022-02157-y.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 1.85 MB
TUDa URI
tuda/12312
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-282008
DOI
10.26083/tuprints-00028200
Autor:innen
Schönherr, Josef Arthur ORCID 0000-0003-2680-0551
Schneider, Patrick ORCID 0000-0002-7150-0358
Mittelstedt, Christian ORCID 0000-0003-2393-4693
Kurzbeschreibung (Abstract)

A new family of hybrid/mixed finite elements optimized for numerical stability is introduced. It comprises a linear hexahedral and quadratic hexahedral and tetrahedral elements. The element formulation is derived from a consistent linearization of a well-known three-field functional and related to Simo–Taylor–Pister (STP) elements. For the quadratic hexahedral and tetrahedral elements we derive (static reduced) discontinuous hybrid elements, as well as continuous mixed finite elements with additional primary unknowns for the hydrostatic pressure and the dilation, whereas the linear hexahedral element is of the discontinuous type. The elements can readily be used in combination with any isotropic, invariant-based hyperelastic material model and can be considered as being locking-free. In a representative numerical benchmark test the elements numerical stability is assessed and compared to STP-elements and the family of discontinuous hybrid elements implemented in the commercial finite element code Abaqus/Standard. The new elements show a significant advantage concerning the numerical robustness.

Freie Schlagworte

Finite element

Hybrid finite element...

Mixed finite element

Nonlinear

Finite deformation

Hyperelasticity

Rubber-like material

Quasi-incompressible ...

Mixed formulation

Hu–Washitzu type

Three-field functiona...

Consistent linearizat...

Continuous finite ele...

Discontinuous finite ...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA)
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet für Konstruktiven Leichtbau und Bauweisen-KLuB (2023 umbenannt in 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
Computational Mechanics : Solids, Materials, Complex Fluids, Fluid-Structure-Interaction, Biological Systems, Micromechanics, Multiscale Mechanics, Additive Manufacturing
Startseite
101
Endseite
122
Jahrgang der Zeitschrift
70
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
1432-0924
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin ; Heidelberg
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.1007/s00466-022-02157-y
PPN
528642634

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