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不同纤维配置下充气纤维圆柱膜的后分叉。 (英语) Zbl 1529.74019号

小结:我们考虑由各向同性基材和对称排列在两个螺旋分布族中的纤维组成的圆柱形薄膜,这两个族在机械上是等效的。受压和轴向拉伸的气缸将经历一个稳定的充气期,随后可能会发生膨胀。与胀形和分叉后相关的压力和变形取决于几何和材料特性等各种因素。虽然已经对胀形的起始过程进行了深入研究,但分叉后的过程却很少受到关注。在分叉后阶段,随着膨胀压力的增加,膨胀可能会轴向传播,形成平衡的新构型。本文研究了材料特性、纤维预拉伸、纤维分散和载荷对圆柱体起始和分叉后行为的影响。结果表明,纤维预拉伸可以稳定材料,防止材料膨胀,而纤维分散可能会产生相反的效果。圆柱的较大轴向拉伸和较高的纤维刚度可能导致分叉后行为从胀形转变为颈缩。

MSC公司:

74G60型 分叉和屈曲
74K15型
74E30型 复合材料和混合物特性
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参考文献:

[1] Adeeb,S。;Herzog,W.,《生物生长模拟》,计算机。方法生物技术。生物识别。工程,12617-626(2009)
[2] Al-Chlaihawi,M.J。;白杨,H。;Demirkoparan,H。;Merodio,J.,《应用于主动脉瘤的膨胀下纤维增强弹性膜的棱柱和弯曲分叉》,数学。机械。固体,28108-123(2023)
[3] Alhayani,A.A。;罗德里格斯,J。;Merodio,J.,充气圆柱膨胀中径向膨胀和轴向传播之间的竞争,动脉壁组织中动脉瘤传播的应用,国际。工程科学杂志。,85, 74-89 (2014)
[4] Althobaiti,A.,扭转对任意厚度超弹性管中局部胀形起始的影响,Z.Angew。数学。物理。,73, 137 (2022) ·Zbl 1492.74040号
[5] 安德里亚诺夫,I.V。;Danishevskyy,V.V。;Topol,H.,具有轴向变化粘结的拔出纤维复合材料中的局部应力分布,机械学报。,231, 2065-2083 (2020) ·Zbl 1440.74006号
[6] 安德里亚诺夫,I.V。;Danishevs'kyy,V.V。;白杨,H。;罗杰森,G.A.,《粘弹性复合材料中Floquet-Bloch剪切波的传播:非理想粘接界面/界面模型的分析与比较》,机械学报。,228, 1177-1196 (2017) ·Zbl 1383.74048号
[7] Comellas,E。;Budday,S。;佩尔特,J.-P。;Holzapfel,G.A。;Steinmann,P.,《模拟人脑组织行为的多孔和粘性反应》,计算机。方法应用。机械。工程,369,第113128条pp.(2020)·Zbl 1506.74204号
[8] Dehghani,H。;Desena-Galarza,D。;Jha,北卡罗来纳州。;雷诺索,J。;Merodio,J.,充气和延伸残余应力圆柱管的分叉和后分叉,应用于动脉壁组织中动脉瘤的起始和扩展,有限元。分析。设计。,161, 51-60 (2019)
[9] 德米尔科普兰,H。;Merodio,J.,双纤维增强超弹性材料膨胀圆柱在轴向载荷和膨胀下的膨胀分叉,数学。机械。固体,22666-682(2017)·Zbl 1371.74107号
[10] Demirkoparan,H。;梅罗迪奥,J.,《膨胀和膨胀的轴向传播及其在动脉瘤传播中的应用》,数学。机械。固体,251459-1471(2020)·Zbl 1482.74118号
[11] Desena-Galarza,D。;Dehghani,H。;Jha,北卡罗来纳州。;雷诺索,J。;Merodio,J.,《充气和拉伸联合作用下超弹性残余应力管和动脉组织中动脉瘤的计算分岔分析》,有限元。分析。设计。,197,第103636条pp.(2021)
[12] 埃勒斯,W。;北卡拉扬。;Markert,B.,带电水合组织的扩展双相模型及其在椎间盘上的应用,Biomech。模型。机械双醇。,8, 233-251 (2009)
[13] El Hamdaoui,M。;梅罗迪奥,J。;Ogden,R.W.,《纤维增强新霍克材料的两相分段均匀平面变形及其在纤维扭结和分裂中的应用》,J.Mech。物理学。固体,143,第104091条pp.(2020)
[14] 字体A。;Jha,北卡罗来纳州。;Dehghani,H。;雷诺索,J。;Merodio,J.,《残余应力、延伸和充气圆柱的建模及其在动脉瘤中的应用》,机械。Res.Commun.公司。,111,第103643条pp.(2021)
[15] Fu,Y。;Jin,L。;Goriely,A.,《软弹性圆柱体中的缩颈、串珠和膨胀》,J.Mech。物理学。固体,147,第104250条pp.(2021)
[16] Fu,Y.B。;Liu,J.L。;Francisco,G.S.,《任意厚度充气圆柱管中的局部胀形:弯曲刚度的影响》,J.Mech。物理学。固体,90,45-60(2016)·Zbl 1481.74209号
[17] Fu,Y.B。;皮尔斯,S.P。;刘国凯,薄壁超弹性管在充气条件下的断裂后分析,国际非线性力学杂志。,43, 697-706 (2008) ·Zbl 1203.74043号
[18] Gasser,T.C。;奥格登,R.W。;Holzapfel,G.A.,具有分布胶原纤维方向的动脉层的超弹性建模,J.R.Soc.Interface,3,15-35(2006)
[19] 贡萨尔维斯,P.B。;潘普洛纳特区。;Lopes,S.R.X.,《内压下初始应力圆柱壳的有限变形》,国际机械杂志。科学。,50, 1, 92-103 (2008) ·Zbl 1264.74151号
[20] 郭,K。;白杨,H。;Demirkopraran,H。;Pence,T.J.,利用稳态胶原纤维分布对颈部反应进行应力-膨胀有限元建模,J.Biomech。工程,142,第081002条pp.(2020)
[21] 关,D。;转,X。;霍姆斯,W。;罗,X。;Gao,H.,纤维分散模型及其对心脏从舒张到收缩的力学影响,J.工程数学。,128, 1 (2021) ·Zbl 1487.74086号
[22] Hejazi,M。;Y.乡。;Phani,A.S.,《膨胀超弹性管中膨胀的命运:理论和实验》,Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,477,第20200837条pp.(2021)
[23] Holzapfel,G.A。;Linka,K。;Sherifova,S。;Cyron,C.J.,《通过深度学习对动脉进行预测性本构建模》,J.R.Soc.Interface,18,第20210411页,(2021)
[24] Holzapfel,G.A。;奥格登,R.W。;Sherifova,S.,《软生物组织的纤维分散模型:综述》,Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,475,第20180736条pp.(2019)·Zbl 1472.74156号
[25] Holzapfel,G.A。;Sommer,G。;Gasser,C.T。;Regitnig,P.,《非动脉粥样硬化性内膜增厚和相关本构模型的人冠状动脉分层特定机械特性的测定》,美国生理学杂志。心脏循环。生理学。,289,H2048-H2058(2005)
[26] 霍瓦特,N。;维拉格,L。;Holzapfel,G.A。;Karšaj,I.,动脉壁生长和重塑模型中胶原纤维分散的实现,J.Mech。物理学。固体,153,第104498条,第(2021)页
[27] Jha,北卡罗来纳州。;Moradalizadeh,S。;雷诺索,J。;托波尔,H。;Merodio,J.,《各向异性管的螺旋屈曲及其在动脉中的应用》,Mech。Res.Commun.公司。,128,第104067条pp.(2023)
[28] Kron,M。;Holzapfel,G.A.,囊性脑动脉瘤成纤维细胞控制生长的理论模型,J.Theor。生物学,257,73-83(2009)·Zbl 1400.92097号
[29] 刘,Y。;Ye,Y。;Althobaiti,A。;Xie,Y.-X.,防止充气双层管中的局部膨胀,国际医学杂志。科学。,153-154、359-368(2019),网址:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020740318335872
[30] Markert,B。;埃勒斯,W。;Karajan,N.,纤维增强材料的通用多凸应变能函数,PAMM-Proc。申请。数学。机械。,5, 245-246 (2005) ·Zbl 1391.74051号
[31] 梅尔尼克,A.V。;罗,X。;Ogden,R.W.,混合不变量(I_8)的广义结构张量模型,国际期刊Nonlin。机械。,107, 137-148 (2018)
[32] 梅罗迪奥,J。;Haughton,D.,厚壁圆柱壳的分叉和受马凡综合征影响的动脉组织的机械反应,Mech。Res.Commun.公司。,38, 1-6 (2010) ·Zbl 1272.74476号
[33] 梅罗迪奥,J。;Ogden,R.W.,残余应力圆柱管的延伸、膨胀和扭转,Contin。机械。热电偶。,28, 1, 157-174 (2016) ·Zbl 1348.74052号
[34] 梅罗迪奥,J。;Ogden,R.,《有限变形弹性理论》,(Merodio,J.;Ogden·Zbl 1445.74010号
[35] Morch,A。;Astruc,L。;O.Mayeur。;威茨,J.-F。;格罗斯布拉斯理工学院。;Brieu,M.,是否有任何客观和独立的软生物组织表征和建模?,J.机械。行为。生物识别。材料。,110,第103915条pp.(2020)
[36] 墨菲,J.G。;Rajagopal,K.R.,动脉残余应力真菌型膜模型的膨胀,J.Mech。行为。生物识别。材料。,122,第104699条pp.(2021)
[37] NíAnnaidh,A。;Bruyóre,K。;Destrade,M。;医学博士Gilchrist。;Maurini,C。;奥蒂尼奥,M。;Saccomandi,G.,《真皮中胶原纤维分散度的自动评估及其对皮肤各向异性行为的贡献》,Ann.Biomed。工程师,40,1666-1678(2012)
[38] Niestravska,J.A。;Pukaluk,A。;A.R.巴布。;Holzapfel,G.A.,健康腹主动脉和动脉瘤腹主动脉胶原纤维直径和波纹度的差异,Microsc。小肛门。,1-15 (2022)
[39] 奥格登,R.W。;Saccomandi,G。;Sgura,I.,将超弹性模型拟合到实验数据,计算。机械。,34, 484-502 (2004) ·Zbl 1109.74320号
[40] 潘普洛纳特区。;Gonçalves,P.B。;Lopes,S.R.X.,内压下圆柱膜的有限变形,国际力学杂志。科学。,48, 6, 683-696 (2006)
[41] 罗德里格斯,英国。;Hoger,A。;McCulloch,A.D.,软弹性组织中的应力依赖有限生长,J.Biomech。,27, 455-467 (1994)
[42] 罗德里格斯,J。;Merodio,J.,轴向载荷下弹性材料充气圆柱膜分叉条件的新推导。动脉瘤形成的应用,机械。Res.Commun.公司。,38, 203-210 (2010) ·Zbl 1272.74396号
[43] Seddighi,纽约州。;Han,H.-C.,非圆形截面动脉的屈曲:理论和有限元模拟,前沿。生理学。,第12条,第712636页(2021年)
[44] Seers,B。;汤姆林森,R。;Fairclough,P.,《纤维增强热固性复合材料中的残余应力:测量技术综述》,Polym。组成。,42, 1631-1647 (2021)
[45] 谢里夫,M.H.B.M。;Merodio,J.,《残余应力纤维增强固体:光谱方法》,《材料》,第13、18页(2020年)·Zbl 07167845号
[46] Sigaeva,T。;Sommer,G。;Holzapfel,G.A。;Di Martino,E.S.,动脉中的各向异性残余应力,J.R.Soc.Interface,16,第20190029页,(2019)
[47] 席尔瓦,F.M.A。;苏亚雷斯,R.M。;del Prado,Z.G.N。;Gonçalves,P.B.,易屈曲膜和壳中的井内和井间混沌,非线性动力学。,102, 877-906 (2020)
[48] 斯托菲尔,M。;魏切特,D。;Müller-Rath,R.,关节软骨替代材料的建模,Arch。机械。,61, 1-19 (2009) ·Zbl 1273.74338号
[49] 斯托菲尔,M。;威伦伯格,W。;阿扎努什,M。;Fuhrmann-Nelles,N。;周,B。;Markert,B.,《生物反应器开发与生理运动控制及其应用》,医学工程物理。,39, 106-112 (2017)
[50] 白杨,H。;Al-Chlaihawi,M.J。;Demirkoparan,H。;Merodio,J.,纤维增强膨胀Mooney-Rivlin膜中的膨胀起始和传播,J.工程数学。,128, 8 (2021) ·Zbl 1500.35275号
[51] 白杨,H。;Al-Chlaihawi,M.J。;德米尔科普兰,H。;Merodio,J.,纤维增强圆柱形膜在拉伸、膨胀和膨胀下的分叉,J.应用。计算。机械。,9, 113-128 (2023)
[52] 托波尔,H。;Demirkoparan,H。;Pence,T.J.,《加压厚壁圆筒中的形态弹性纤维重塑及其在软组织胶原管中的应用》,《欧洲医学杂志》。A-固体,77,第103800条pp.(2019)·Zbl 1472.74025号
[53] 白杨,H。;Demirkoparan,H。;Pence,T.J.,《纤维性胶原蛋白:应变介导酶转化的力学模型综述》,应用。机械。第73版,第050802条,pp.(2021)
[54] 白杨,H。;Demirkoparan,H。;Pence,T.J.,《胶原纤维形态弹性和稳态重塑色调》,J.Mech。行为。生物识别。材料。,113,第104154条pp.(2021)
[55] 白杨,H。;Demirkoparan,H。;彭斯·T·J。;Wineman,A.,适用于胶原组织的拉伸依赖性纤维重塑下的单轴载荷分析,J.工程数学。,95, 325-345 (2015) ·Zbl 1360.74116号
[56] 白杨,H。;Demirkoparan,H。;彭斯·T·J。;Wineman,A.,《软组织中的时间推移胶原蛋白样结构纤维:双向加载和球形膨胀》,《机械力学》。时间依赖。材料。,21, 1-29 (2017)
[57] 白杨,H。;郭,K。;Demirkoparan,H。;Pence,T.J.,纤维软组织中组织肿胀和变形相关胶原更新联合效应的超弹性建模,Biomech。模型。机械双醇。,17, 1543-1567 (2018)
[58] 白杨,H。;Jha,北卡罗来纳州。;Demirkoparan,H。;斯托菲尔,M。;梅罗迪奥,J.,《不同自然配置的纤维增强材料制成的充气膜的膨胀》,《欧洲力学杂志》。A-固体,96,第104670条pp.(2022)·兹比尔1498.74047
[59] 图蒂诺,V.M。;Rajabzadeh-Oghaz,H。;Veeturi,S.S.公司。;Poppenberg,K.E。;Waqas,M。;曼德尔鲍姆,M。;利奥,N。;Siddiqui,A.H。;孟,H。;Kolega,J.,《颅内动脉瘤发育的内源性动物模型:综述》,《神经外科评论》,第44期,第2545-2570页(2021年)
[60] Ushiki,T.,胶原纤维、网状纤维和弹性纤维。从形态学角度的全面理解,Arch。历史。细胞。,65, 109-126 (2002)
[61] 永州。;梅罗迪奥,J。;Hue,T.T.T。;Nam,N.T.,变形横观各向同性不可压缩非线性弹性固体中的非本征瑞利波,IMA J.Appl。数学。,79, 915-928 (2014) ·Zbl 1299.74091号
[62] Yu,X。;Fu,Y.,超弹性管和薄板局部化分岔条件的解析推导,Z.Angew。数学。物理。,73, 116 (2022) ·Zbl 1489.74016号
[63] 扎马尼,V。;Demirkoparan,H。;Pence,T.J.,超弹性内部平衡泛化中部分约束的材料膨胀,数学。机械。固体,28229-250(2023)
[64] 扎马尼,V。;彭斯·T·J。;Demirkoparan,H。;Topol,H.,《密闭空间内软材料塞膨胀的超弹性模型》,国际期刊Nonlin。机械。,106, 297-309 (2018)
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