计算机断层扫描方法基于voxel的有限元分析和验证与数字图像对应系统的验证
Debangshu Paul1, Zachariah Arwood1, Pierre-Yves Mulon2
1Department of Civil and Environmental Engineering, University of Tennessee, Knoxville, TN 37996, USA.
MethodsX
|August 29, 2024
概括
这项研究引入了一个开源框架,用于使用计算机断层扫描 (CT) 扫描和有限元素 (FE) 分析分析异质材料. 该方法通过数字图像相关性 (DIC) 验证结果,提供一种可访问的方法.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 在航空航天,复合材料,地质学和生物力学中,分析异质材料至关重要.
- 现有的方法通常依赖于昂贵的商业软件.
- 存在对可访问,具有成本效益的计算工具的需求.
研究的目的:
- 为基于计算机断层扫描 (CT) 扫描的异质材料的有限元素 (FE) 分析提供一个开源框架.
- 为了证明网格生成与空间变化的特性和边界条件的整合.
- 用数字图像相关性 (DIC) 测量来验证FE结果.
主要方法:
- 开发了一个使用开源软件进行基于CT扫描的FE分析的工作流程.
- 实现的网格生成,包含空间上不同的材料特性和边界条件.
- 验证了有限元分析结果与来自数字图像相关系系统的实验数据相对应.
主要成果:
- 成功生成了具有复杂属性分布的异质材料的网格.
- 在基于计算机断层扫描 (CT) 扫描的有限元素 (FE) 分析预测和数字图像相关性 (DIC) 测量之间取得了良好的一致性.
- 证明了开源方法对材料机械行为分析的可行性.
结论:
- 拟议的开源框架为分析异质材料提供了一种有效且负担得起的方法.
- 这种方法提高了各种领域的研究人员和工程师的可访问性.
- 经过验证的框架支持材料科学和工程应用的进一步发展.


