Simulointiohjelma hyperelastista vierintäkontaktimallia varten

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2001

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Lujuusoppi

Mcode

Kul-49

Degree programme

Language

fi

Pages

69

Series

Abstract

Tavoite: Työn tavoitteena oli luoda tietokoneohjelma vierintäkontaktin vakiotilan simuloimiseksi. Ohjelmassa tuli olla valmius käyttäjän itse ohjelmoimalle kontaktissa olevien kappaleiden hyperelastiselle materiaalimallille. Aihetta käsiteltiin pääasiassa paperiteollisuuden rullausmallinnuksen näkökulmasta. Suoritus: Ohjelma laadittiin käyttäen Fortran 77-ohjelmointikieltä. Kontaktiongelman matemaattisessa kuvauksessa käytettiin ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) esitystapaa, jolloin vierintäkontaktin vakiotila voitiin laskea ilman aikaintegrointia. Kontaktissa olevien kappaleiden elastisten ratkaisujen laskemiseksi laadittiin elementtimenetelmään perustuva tietokoneohjelma. Epälineaarisen konstitutiivisen mallin takia elementtimenetelmän mukainen ratkaisu ohjelmoitiin Newton-Rhapson-iteraatiota käyttäen. Kontaktivoimasuureiden laskenta suoritettiin käyttäen Panagiotopoulos-iteraatiota. Tulokset: Ohjelman toimivuutta testattiin vertailemalla laskettuja tuloksia klassisten kontaktimekaanisten ongelmien analyyttisiin ratkaisuihin. Monimutkaisemmissa tapauksissa, joissa analyyttista ratkaisua ei ollut saatavilla, verrattiin omalla ohjelmalla laskettuja tuloksia kaupallisilla ohjelmilla laskettuihin tuloksiin, sekä eri lähteissä julkaistuihin numeerisiin tuloksiin. Kehitetyn FEM-ratkaisijan materiaali-iteraation toiminnan varmistamiseksi laadittiin itse analyyttinen testitehtävä, jota vastaan numeerista laskentamallia testattiin. Ohjelma saatiin toimimaan luotettavasti. Epälineaarisen materiaalikäyttäytymisen vaikutusta kontaktin geometriaan ja voimajakaumiin tutkittiin laskemalla kontaktitehtäviä eri tyyppisiä materiaalimalleja käyttäen. Todettiin paperirullalle tyyppillisen jäykistyvän materiaalimallin vaikuttavan pääasiassa kontaktivoimasuureiden resultanttiarvoihin. Jännitysjakaumien funktionaaliseen muotoon kontaktialueella ei materiaalimallin vaihtamisella ollut juurikaan vaikutusta. Paperirullan liukukertoimella todettiin olevan suuri vaikutus kontaktisuureiden arvoihin, joten kyseisen materiaaliparametrin tarkka määritys on tarpeen todenmukaisia rullausmalleja käytettäessä. Työssä on ehdotettu menetelmää paperirullan materiaaliparametrien ja erityisesti liukukertoimen määrittämiseksi.

Description

Supervisor

Määttänen, Mauri

Thesis advisor

Hertzen, Raimo von

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120447813

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK