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  5. Simulation and parameterization of nonlinear elastic behavior of cables
 
  • Details
2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Simulation and parameterization of nonlinear elastic behavior of cables

File(s)
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Hauptpublikation
11044_2024_Article_10008.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.05 MB
TUDa URI
tuda/13937
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-306187
DOI
10.26083/tuprints-00030618
Autor:innen
Zhao, Tian ORCID 0009-0004-3874-2349
Schneider-Jung, Fabio
Linn, Joachim
Müller, Ralf ORCID 0000-0002-6251-6681
Kurzbeschreibung (Abstract)

This work contributes to the simulation, modeling, and characterization of nonlinear elastic bending behavior within the framework of geometrically nonlinear rod models. These models often assume a linear constitutive bending behavior, which is not sufficient for some complex flexible slender structures. In general, nonlinear elastic behavior often coexists with inelastic behavior. In this work, we incorporate the inelastic deformation into the rod model using reference curvatures. We present an algorithmic approach for simulating the nonlinear elastic bending behavior, which is based on the theory of Cosserat rods, where the static equilibrium is calculated by minimizing the linear elastic energy. For this algorithmic approach, in each iteration the static equilibrium is obtained by minimizing the potential energy with locally constant algorithmic bending stiffness values. These constants are updated according to the given nonlinear elastic constitutive law until the state of the rod converges. To determine the nonlinear elastic constitutive bending behavior of the flexible slender structures (such as cables) from the measured values, we formulate an inverse problem. By solving it we aim to determine a curvature-dependent bending stiffness characteristic and the reference curvatures using the given measured values. We first provide examples using virtual bending measurements, followed by the application of bending measurements on real cables. Solving the inverse problem yields physically plausible results.

Freie Schlagworte

Cable simulation

Nonlinear elasticity

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik > Fachgebiet Kontinuumsmechanik
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Multibody System Dynamics
Startseite
537
Endseite
556
Jahrgang der Zeitschrift
63
Heftnummer der Zeitschrift
4
ISSN
1573-272X
Verlag
Springer Netherlands
Ort der Erstveröffentlichung
Dordrecht
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1007/s11044-024-10008-2
PPN
531676129
Zusätzliche Infomationen
Part of a collection: Numerical Modelling of Highly Flexible Structures

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