Riassunto analitico
La modellazione di supporti in gomma in ambito FEM può risultare complessa. Studi dedicati a questi elementi vengono spesso tralasciati, per mancanza di tempo o di informazioni riguardanti le proprietà da assegnare al materiale iperelastico.
Infatti, sebbene i software FEM siano provvisti degli strumenti necessari alla corretta modellazione di tali materiali, vi è spesso carenza di informazioni riguardo alla taratura dei modelli associati.
Lo scopo della tesi è duplice:
1) Definire le costanti del modello Mooney-Rivlin necessarie alla simulazione di supporti in gomma sulla base di dati sperimentali
2) Identificare le procedure necessarie alla sostituzione dei modelli dei supporti in gomma in simulazioni FEM più estese con degli elementi CBUSH equivalenti e convenienti in termini di costo computazionale
La taratura delle costanti è svolta imponendo la corrispondenza tra delle analisi sperimentali e la loro controparte numerica tramite l'ottimizzatore HyperStudy.
Sono individuate le costanti associate al modello Mooney-Rivlin necessarie alla modellazione di supporti in gomma con durezza Shore A compresa tra 30 e 70. Inoltre, è illustrato come tarate correttamente gli elementi CBUSH da introdurre in analisi lineari e nonlineari, in sostituzione di modelli completi di supporti in gomma.
I risultati ottenuti sono confrontati con dati sperimentali e altre fonti. La buona correlazione con i risultati attesi valida il metodo proposto.
|
Abstract
Modeling rubber bushings in extensive FEM simulations might be a complex task. Specific studies of the bushings might be overlooked, either because of lacking time or missing information regarding the material properties. In fact, despite being the FEM software equipped with adequate tools to model rubber and analogous materials, scarce literature data is provided about the correct tuning of the related material properties.
This project has two goals: on the one hand, material constants to tune the hyperelastic material model of a specific rubber are researched based on experimental data. On the other hand, methods are identified to substitute computationally expensive rubber bushing models in extensive FEM simulations of product subassemblies.
The optimizer HyperStudy is utilized for the tuning process to find the material constants by enforcing the correspondence between the experimental data and the numerical simulations. Furthermore, analytical methods are employed to characterize rubbers with Shore hardness different from the experimentally tested ones. Analytical and numerical methods are determined to set up equivalent CBUSH elements to substitute bushings’ models in FEM simulations.
As a result, optimized material constants are identified to simulate rubber bushings presenting a generic geometry and a Shore A hardness ranging from 30 to 70. Following the guide, it is possible to characterize their mechanical behavior and reduce them to simple unidimensional CBUSH elements.
The obtained procedure is compared to experimental data and literature. A solid correlation with expected results is found, which validates the offered procedures.
As a final result of the project, a guide is published (not provided in the the- sis), which allows replicating all the analysis steps and refining the computed material constants in case additional experimental data should be obtained.
|
