来自数字图像相关性的替代元模型用于测试高性能复合材料容器.
Javier Pisonero1, Manuel Rodríguez-Martín2, Jose G Fueyo2
1Department of Cartographic and Land Engineering, Higher Polytechnic School of Ávila, Universidad de Salamanca, 05003, Ávila, Spain.
Heliyon
|April 22, 2024
概括
一个新的工作流产生准确的替代元模型来预测复合容器故障,达到95%以上的可靠性. 这种方法填补了卷包装圆柱体容器的测试标准化缺口.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 通过滚筒包装技术制造的高性能复合材料圆柱体容器缺乏标准化的测试程序.
- 在初始服务条件下预测这些船舶的故障对于安全性和可靠性至关重要.
- 现有的方法可能无法充分解决复合材料行为和制造工艺的独特挑战.
研究的目的:
- 开发一种工作流程,用于生成替代元模型,以预测和评估复合圆柱体容器的故障.
- 为了在初始服务条件下实现超过95%的预测信心.
- 为这些船只建立新的标准化测试程序的基础.
主要方法:
- 使用有限元法 (FEM) 开发概率数值模型.
- 在平面样本上使用二维数字图像相关性 (DIC) 对材料性能进行实验性表征.
- 从数值模型中通过随机近似生成替代元模型.
- 使用高精度3D DIC测量的环环拉力试验进行实验验证.
主要成果:
- 替代元模型的准确性很高,预测的可靠性超过95%.
- 参数和强大的测试证实在元模型预测和实验结果之间没有统计学上显著的差异.
- 与实验数据相比,预测破裂的错误不到2%.
结论:
- 开发的工作流提供了一种可靠的方法来预测复合材料圆柱体容器的故障.
- 经过验证的替代元模型可以作为建立新的标准化测试程序的基础.
- 这种方法提高了通过卷包装制造的复合容器的安全性和可靠性评估.
相关概念视频
01:12Modeling and Similitude
266
Scaled modeling is a fundamental technique in engineering, enabling the study of large and complex systems by creating smaller, manageable replicas that recreate critical characteristics of the original. In hydrology and civil infrastructure, for example, scaled models of dams help analyze water flow, turbulence, and pressure. This method allows for accurate predictions of real-world behavior within a controlled environment, significantly reducing the cost and time involved in full-scale...
266
01:30Typical Model Studies
358
Fluid mechanics model studies often utilize scaled-down systems to predict fluid behavior in full-scale environments, such as river flows, dam spillways, and structures interacting with open surfaces. Maintaining Froude number similarity in river models is crucial, as it replicates surface flow features like wave patterns and velocities.
358