清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

A nonlinear, transient finite element method for coupled solvent diffusion and large deformation of hydrogels

有限元法 离散化 机械 孔力学 压缩性 非线性系统 材料科学 混合有限元法 线弹性 复合材料 数学分析 数学 多孔介质 物理 多孔性 热力学 量子力学
作者
Nikolaos Bouklas,Chad M. Landis,Rui Huang
出处
期刊:Journal of The Mechanics and Physics of Solids [Elsevier BV]
卷期号:79: 21-43 被引量:118
标识
DOI:10.1016/j.jmps.2015.03.004
摘要

Hydrogels are capable of coupled mass transport and large deformation in response to external stimuli. In this paper, a nonlinear, transient finite element formulation is presented for initial boundary value problems associated with swelling and deformation of hydrogels, based on a nonlinear continuum theory that is consistent with classical theory of linear poroelasticity. A mixed finite element method is implemented with implicit time integration. The incompressible or nearly incompressible behavior at the initial stage imposes a constraint to the finite element discretization in order to satisfy the Ladyzhenskaya–Babuska–Brezzi (LBB) condition for stability of the mixed method, similar to linear poroelasticity as well as incompressible elasticity and Stokes flow; failure to choose an appropriate discretization would result in locking and numerical oscillations in transient analysis. To demonstrate the numerical method, two problems of practical interests are considered: constrained swelling and flat-punch indentation of hydrogel layers. Constrained swelling may lead to instantaneous surface instability for a soft hydrogel in a good solvent, which can be regulated by assuming a stiff surface layer. Indentation relaxation of hydrogels is simulated beyond the linear regime under plane strain conditions, in comparison with two elastic limits for the instantaneous and equilibrium states. The effects of Poisson’s ratio and loading rate are discussed. It is concluded that the present finite element method is robust and can be extended to study other transient phenomena in hydrogels.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
AA完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
Sylvia完成签到 ,获得积分10
19秒前
Lucas应助袁青寒采纳,获得10
19秒前
23秒前
久晓完成签到 ,获得积分10
29秒前
everyone_woo发布了新的文献求助10
30秒前
科研通AI6.1应助everyone_woo采纳,获得10
39秒前
喜悦的小土豆完成签到 ,获得积分10
55秒前
无花果应助袁青寒采纳,获得10
1分钟前
Criminology34应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Criminology34应助科研通管家采纳,获得20
1分钟前
1分钟前
nick完成签到,获得积分10
1分钟前
Kevin发布了新的文献求助10
1分钟前
Zulyadaini完成签到,获得积分10
1分钟前
情怀应助袁青寒采纳,获得10
1分钟前
SciGPT应助向前采纳,获得10
1分钟前
两个榴莲完成签到,获得积分0
1分钟前
1分钟前
向前发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
袁青寒发布了新的文献求助10
2分钟前
袁青寒发布了新的文献求助10
2分钟前
科研通AI2S应助没心没肺采纳,获得10
2分钟前
Jes完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
研友_8y2o0L完成签到,获得积分10
3分钟前
无与伦比完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Shiku完成签到,获得积分10
3分钟前
研友_8y2o0L发布了新的文献求助10
3分钟前
李振聪发布了新的文献求助30
3分钟前
科研通AI6.3应助mumu采纳,获得10
3分钟前
Criminology34应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
Criminology34应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
科研通AI2S应助研友_8y2o0L采纳,获得10
3分钟前
隐形曼青应助向前采纳,获得10
3分钟前
李振聪发布了新的文献求助30
3分钟前
3分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1500
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
CLSI M100 Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing 36th edition 400
Cancer Targets: Novel Therapies and Emerging Research Directions (Part 1) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6362214
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8175805
关于积分的说明 17224164
捐赠科研通 5416914
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2866596
邀请新用户注册赠送积分活动 1843775
关于科研通互助平台的介绍 1691531