Numerical simulation of polymers at low and moderate strain rates

材料科学 有限元法 复合材料 应变硬化指数 无定形固体 聚合物 结晶度 硬化(计算) 聚碳酸酯 弹性(物理) 粘塑性 应变率 本构方程 结构工程 结晶学 化学 图层(电子) 工程类
作者
Chitralekha Nahar,Savan Sanariya,Pavan Kumar Gurrala
出处
期刊:Materials Today: Proceedings [Elsevier]
卷期号:44: 696-700 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.matpr.2020.10.613
摘要

The mechanical behavior of amorphous polymers and semicrystalline polymers is modeled using finite element analysis (FEA) through user material subroutine VUMAT in ABAQUS/Explicit. The DSGZ constitutive model is implemented using radial return method through user material subroutine VUMAT written in Fortran language. The finite element simulations are done for amorphous polymers called polymethyl-methaacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) and for semicrystalline polymer called Polyamide 12. The FEA prediction using DSGZ model is able to capture elasticity, yield, strain softening and strain hardening in case of amorphous polymers and elasticity, yield and strain hardening behavior in case of semicrystalline polymers. The numerical FEA simulations are done for PMMA for low strain rates of 0.0001 s−1, 0.0005 s−1 and 0.001 s−1 with temperatures of 296 K and 323 K and for PC with the same strain rates as PMMA and temperatures of 296 K and 348 K. Similarly, FEA simulations are done for Polyamide 12 for low to moderate strain rates of 0.001 s−1, 0.1 s−1 and 100 s−1 for temperatures of 300 K, 273 K and 260 K respectively. This study can be used to design various products/structures with these materials used in various service conditions of different strain rates and temperatures using finite element simulations. The FEA simulations are able to capture the behavior of material with higher stresses for higher strain rates and lower stresses for lower strain rates and it showed higher stresses for lower temperatures and lower stresses for higher temperatures. The FEA prediction results and statistical data shows a close match with experimental data and G'Sell Jonas model curves.
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