CALIBRATION OF THE NONLOCAL DYNAMIC DEFORMATION MODEL OF A FLEXURAL BEAM BASED ON NUMERICAL EXPERIMENT RESULTS

• Published in: International Journal for Computational Civil and Structural Engineering Vol. 20; no. 2; pp. 132 - 140
• Main Authors: Sidorov, Vladimir, Badina, Elena, Tsarev, Roman
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Publishing House ASV 28.06.2024
• Subjects: Nonlocal mechanics, nonlocal damping, numerical simulation, finite element method
• ISSN: 2587-9618; 2588-0195
• DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-2-132-140

In this paper, the problem of numerical modeling of the dynamic behavior of bending beams made of the materials with a developed internal structure is considered. The simulation is performed taking into account the non-local elastic properties of the material in time. According to the principals of nonlocal mechanics, it is assumed that elastic forces in a structure depend on the entire history of its deformation, and not only on the instantaneous deformed state. The proposed dynamic deformation model is proposed as an alternative to detailed three-dimensional models. The nonlocal dynamic deformation model is integrated into the algorithm of the FEA method to make it applicable to solving applied engineering problems. The numerical implementation of the model is performed in Python. A technique for selecting the scale parameter of a non-local model based on experimental data using the least squares method and the dichotomy method has also been developed and implemented. To identify the possibility of extrapolation of the scale parameter values determined according to the developed methodology, a series of numerical experiments were conducted, on the basis of which scale parameters for beams of different lengths were obtained and the stability of the nonlocal model was evaluated. В настоящей работе рассматривается задача численного моделирования динамического поведения изгибаемых балок, выполненных из материалов с развитой внутренней структурой. Моделирование выполнено с учетом нелокальных во времени упругих свойств материала. Согласно положениям нелокальной механики предполагается, что упругие силы в конструкции зависят от всей истории её деформирования, а не только от мгновенного деформированного состояния. Представленная модель динамического деформирования предлагается в качестве альтернативы подробным трёхмерным моделям. Нелокальная модель динамического деформирования интегрирована в алгоритм метода конечных элементов, чтобы сделать её применимой для решения прикладных инженерных задач. Численная реализация модели выполнена на языке Python. Также разработана и реализована методика подбора масштабного параметра нелокальной модели на основании экспериментальных данных с применением метода наименьших квадратов и метода дихотомии. Для выявления возможности экстраполяции определённых по разработанной методике значений масштабного параметра, была проведена серия численных экспериментов, на основе которых были получены масштабные параметры для балок разной длины и проведена оценка устойчивости нелокальной модели.