Одноосный эксперимент
для исследования упругих свойств материала

Задача 1.
Описательная и предсказательная сила модели упругого поведения материала.

Если вы сможете подобрать параметры гиперупругой модели, которая превосходно опишет эксперимент на одноосное растяжение, проверьте сможет ли полученная модель корректно описать поведение при равнодвухосном растяжении образца из того же материала. И наоборот: если параметры модели вы находите при использовании экспериментальных данных на равнодвухосное растяжение, предсказывает ли модель на основе этих данных одноосное растяжение.

Задача 2.
Оценка деформаций образцов во время эксперимента.

Предположение об однородности поля деформаций является ключевым при обработке экспериментальных данных и нахождении параметров гиперупругих моделей. Для оценки удлинений образца используют, в силу простоты, величину перемещений зажимов экспериментальной машины, однако, все чаще используют методы бесконтактной оценки поля перемещений с помощью метода корреляции цифровых изображений (Digital image correlation, DIC). Метод основан на анализе последовательных фотографий образца во время деформации, причем на поверхность образца нанесены контрастные маркерные точки. Существуют как коммерческие, так и открытые коды DIC (например, muDIC).

Проверьте насколько будут отличаться удлинения образцов, если они:

А. рассчитываются как удлинения образца между зажимами по известным перемещениям зажимов
экспериментальной машины;

Б. рассчитываются при помощи бесконтактных методов оценки перемещений (Digital image correlation) в
центральной области образца.

Всё большую популярность набирает использование мягких материалов в связи с развитием биомедицинской инженерии, мягкой робототехники и гибкой электроники. Описание механического поведения исследуемого материала (определяющих соотношений) является важным этапом при построении математических моделей деформации мягких материалов.

Одноосный эксперимент остается наиболее популярным тестом
для исследования упругих свойств материала, на основании которого строятся определяющие соотношения. Определяющие соотношения должны не только хорошо описать экспериментальные данные (описательная сила), но и корректно предсказывать как поведет
себя материал при других видах нагружения (предсказательная сила).

Вам предлагается исследовать две проблемы, используя следующее:
- экспериментальные данные для одноосного растяжения и равнодвухосного растяжения;
- набор цифровых изображений, полученных во время экспериментов;
- методические указания.

ЗАДАЧА

Задачу подготовили

Овсепьян Артур

аспирант НТУ "Сириус", младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной биомеханики

Сферой научных интересов
Артура является механика мягких тканей, экспериментальная биомеханика

Саламатова Виктория Юрьевна

доцент кафедры высшей математики, механики и математического моделирования ИКНиММ НТПБ

доцент научного направления "Математическое моделирование в биомедицине и геофизике" НТУ "Сириус"

Сферой научных интересов
Виктории Юрьевны является механика мягких тканей, экспериментальная биомеханика