Fiber- Reinforced Membrane Modeling Based on Constant Edge-Length Constraints

中空纤维膜 常量(计算机编程) GSM演进的增强数据速率 变形(气象学) 有限元法 材料科学 过程(计算) 纤维 执行机构 复合材料 结构工程 计算机科学 工程类 人工智能 操作系统 生物 程序设计语言 遗传学
作者
Yuki Mimori,Zhongkui Wang,Shinichi Hirai
标识
DOI:10.1109/sii58957.2024.10417309
摘要

Fiber reinforcement is a well-studied approach for fabricating soft actuators. In this approach, an inextensible fiber is employed to constrain the deformation of a membrane in the fiber axial direction. In this way, the desired deformation can be achieved. In conventional finite element modeling, usually, the fiber and the membrane are modeled separately and then combined into a single model by imposing constraints. However, this is a time-consuming process. We propose a new approach to implicitly model an inextensible fiber by imposing geometric constraints, namely, the constant edge-length constraints. In our approach, the fiber model is integrated into the membrane model as mesh edges, and the two models are combined into one. As a result, the modeling process is simplified. The simulation results show that by employing the proposed model, the deformation behavior of fiber-reinforced soft structures can be simulated.
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