On the inversion of nonlinear constitutive relations for hyperelastic anisotropic materials | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2023. № 85. DOI: 10.17223/19988621/85/12

On the inversion of nonlinear constitutive relations for hyperelastic anisotropic materials

The polynomial elastic potentials represented by the power functions of their arguments are considered for hyperelastic anisotropic materials. The conditions for the elastic free energy W(e) and Gibbs potential V(T) in isothermal processes are assigned so that the nonlinear constitutive relations can be inverted. For polynomial elastic potentials, whose coefficients are dependent on elastic constants of the second and third orders, a dependence between the coefficients of the potential W(e) (elasticity constants) and the coefficients of the potential V(T) (elastic compliances) is obtained. The relationships between the elastic constants and the coefficients of elastic compliance of the second and third orders for an isotropic material and for an anisotropic material corresponding to a cubic crystallographic system are found. For a copper crystal belonging to the cubic system, uniaxial loading along one of the anisotropy axes is considered. The stress-strain dependence obtained from direct and inverted relations coincides in the vicinity of zero. The stress-strain dependence calculated using direct and inverted relations for copper crystals has made it possible to determine the strain range in which the results of calculations using direct and inverted relations differ by less than 5%.

Download file
Counter downloads: 5

Keywords

anisotropy, hyperelasicity, finite strains, tensor bases, nonlinear constitutive relations

Authors

NameOrganizationE-mail
Sokolova Marina Yu.Tula State Universitym.u.sokolova@gmail.com
Khristich Dmitriy V.Tula State Universitydmitrykhristich@rambler.ru
Всего: 2

References

Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1980. 512 с.
Новожилов В.В. Теория упругости. Л.: Судпромгиз, 1958. 370 с.
Черных К.Ф. Введение в анизотропную упругость. М.: Наука, 1988. 192 с.
Маркин А.А., Соколова М.Ю. Термомеханика упругопластического деформирования. М.: Физматлит, 2013. 320 с.
Бровко Г.Л. Определяющие соотношения механики сплошной среды: развитие матема тического аппарата и основ общей теории. М.: Наука, 2017. 432 с.
Маркин А.А., Соколова М.Ю., Христич Д.В. Постулат А.А. Ильюшина для анизотропных материалов и вариант определяющих соотношений // Известия РАН. Механика твердого тела. 2011. № 1. С.38-45.
Бакушев С.В. Дифференциальные уравнения равновесия сплошной среды для плоской деформации в декартовых координатах при биквадратичной аппроксимации замыкающих уравнений // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 76. С. 70-86.
Козлов В.В., Маркин А.А. Апробация определяющих соотношений нелинейной теории упру гости при осевом сдвиге полого цилиндра // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 63. С. 102-114.
Lomakin E. V., Fedulov B.N. Nonlinear anisotropic elasticity for laminate composites // Meccanica. 2015. V. 50 P. 1527-1535.
Трещев А.А., Гвоздев А.Е., Ющенко Н.С., Калинин А.А. Нелинейная математическая модель связи тензоров второго ранга для композитных материалов // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 3. С. 224-237. 10.22405/ 2226-8383-2022-23-224-237.
Brugger K. Thermodynamic definition of higher order elastic coefficients // Phys. Rev. 1964. V. 133. Р. A1611-A1612.
Barsch G.R. Relation between third-order elastic constants of single crystals and polycrystals // Journal of Applied Physics 1968. V. 39 (8). P. 3780-3793.
Thomas S.D. Single-crystal elastic properties of minerals and related materials with cubic symmetry // American Mineralogist. 2018. V. 103 (6). Р. 977-988.
Соколова М.Ю., Христич Д.В. Конечные деформации нелинейно упругих анизотропных материалов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 70. С. 103-116.
Соколова М.Ю., Христич Д.В., Артюх Е.В. Обращение связи между напряжениями и деформациями в модели Мурнагана // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Сер/ Механика предельного состояния. 2022. № 3 (53). С. 52-62.
Остросаблин Н.И. Об уравнениях линейной теории упругости // Прикладная механика и техническая физика. 1992. Вып. 3. С. 131-140.
Astapov Y., Khristich D., Markin A., Sokolova M. The construction of nonlinear elasticity tensors for crystals and quasicrystals // International Journal of Applied Mechanics. 2017. V. 9 (6). Р. 1750080-1-1750080-15.
Knowles K.M. The plane strain Young's modulus in cubic materials // Journal of Elasticity. 2017. V. 128 (2). P. 1-27.
Li X. First-principles study of the third-order elastic constants and related anharmonic properties in refractory high-entropy alloys // Acta Materialia. 2018. V. 142. P. 29-36.
Lubarda V.A. New estimates of the third-order elastic constants for isotropic aggregates of cubic crystals //j. Mech. Phys. Solids. 1997. V. 45(4). P. 471-490.
 On the inversion of nonlinear constitutive relations for hyperelastic anisotropic materials | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2023. № 85. DOI: 10.17223/19988621/85/12

On the inversion of nonlinear constitutive relations for hyperelastic anisotropic materials | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2023. № 85. DOI: 10.17223/19988621/85/12

Download full-text version
Counter downloads: 195