Анализ напряжений в бесконечной пластине из гидроксиапатита/титана с нагруженным круглым отверстием

 pdf (3498K)

Цель существующего исследования - вычисление концентрации макро- и микронапряжений в армированный пластине из биоматериала с круглым отверстием в зависимости от коэффициента объемного содержания материалов. Были вычислены величины макро- и микронапряжений на контуре отверстия в зависимости от структуры пластинки. В этой статье напряжение вокруг отверстия было вычислено для ортотропной однонаправленно укрепленной волокном пластинки в зависимости от коэффициента объемного содержания материалов в соединении. Было вычислено распределение напряжений с использованием теоретического метода и метода конечных элементов. Граничные условия, установленные на контуре отверстия, - однородное нормальное давление. В этом исследовании был применен новый числовой метод для нахождения микронапряжений для сложных пластин с круглым отверстием, на контуре которого действует однородное нормальное давление. Результаты показывают макро- и микронапряжения, вычисленные для двух различных структур, и поведение ортотропной пластинки с круглым отверстием. В этом исследовании использовался пакет ANSYS и конечно-элементная представительная модель пластинки.

Ключевые слова: композит, однонаправленные волокна, численный метод, граничные условия, концентрация напряжений
Цитата: Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки, 2015, т. 25, вып. 2, с. 267-279
DOI: 10.20537/vm150211

Stress analysis in an infinite hydroxyapatite/titanium plate with a pressurized circular hole

The aim of the present study is to compute the macro- and microstress concentration in a reinforced biomaterial composite plate with a circular hole with respect to the volume ratio of the component materials in the composite. The contour of the circular hole and its dependency on the structure of a plate were calculated in order to study the behaviors of macro- and microstresses. In this paper, the stress around a circular hole was calculated for an orthotropic unidirectionally fiber-reinforced plate with respect to the volume ratio of the component materials in the composite. Stress distribution using a theoretical method and the finite elements method was calculated. The boundary conditions applied on the contour of a circular hole are uniform normal pressure. In this present study, we use a new numerical method of determining microstresses for composite plates with a circular hole, on the boundary of which there is a uniform normal pressure. The results demonstrate the macro- and microstresses calculated for two different structures and the behavior of an orthotropic plate with a circular hole. The ANSYS package and the finite-element representative plate model were used in this study.

Keywords: composite, unidirectional fibers, numerical method, boundary conditions, stress concentration
Citation in English: Bulletin of Udmurt University. Mathematics, Mechanics, Computer Science, 2015, vol. 25, issue 2, pp. 267-279

Журнал индексируется в Web of Science (Emerging Sources Citation Index)

Журнал индексируется в Scopus

Журнал входит в базы данных zbMATH, MathSciNet

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал включен в перечень ВАК.

Электронная версия журнала на Общероссийском математическом портале Math-Net.Ru.

Журнал включен в Crossref