Моделі матеріалів

Модель матеріалу у МСЕ задає математичний зв’язок між деформаціями, напруженнями, часом та внутрішніми змінними стану. Одна й та сама геометрія і сітка можуть давати принципово різні результати залежно від обраного модель матеріалу (constitutive model).

Модель обирають за поведінкою

Для малих оборотних деформацій часто достатньо лінійної пружності. Після текучості металу потрібна пластичність; для гумоподібних матеріалів із великими оборотними деформаціями — гіперпружність; для залежної від часу відповіді — в’язкопружність. Бетон і квазікрихкі матеріали потребують моделей, здатних описувати різну поведінку при розтягу й стиску, тріщиноутворення, розм’якшення (softening) та пошкодження (damage).

Параметри і калібрування

Складніша модель не є автоматично точнішою. Вона потребує відповідних експериментальних даних і перевірки: $E$, $\nu$, межа текучості (yield stress), дані зміцнення (hardening data), коефіцієнти Проні (Prony coefficients), константи гіперпружності (hyperelastic constants), енергія руйнування (fracture energy), пошкодження (damage) parameters тощо. Параметри мають відповідати саме формулюванню, яке очікує розв’язувач (solver).

Практичний принцип

Починайте з найпростішої моделі, яка відтворює важливу для задачі фізику. Далі перевіряйте її на елементарному тесті й лише після цього використовуйте у складній скінченно-елементної (FE) моделі. Для армованого бетону окремо моделюють поведінку бетону, арматури та, за потреби, їх зчеплення.