Estratto del documento

Strain tensor

Strain tensor can be calculated for any magnitude of strain:

  • Ξ = 1/2 [Φ + Φtranspose + ΦtransposeΦ]
  • E₁₁ ➔ stretch of fibers directed along direction 1
  • E₁₂ ➔ change of angle between direction 1 and 2

For normal strain, we neglect ΦtransposeΦ:

Ξ ≈ Ξ - 1/2 [Φ + Φtranspose] second order term

Ξij = 1/2 (∂Ui/∂Xj + ∂Uj/∂Xi)

X and X are quite the same, so we can deviate with respect to X or X; it's the same.

Numerical example

X1 = X1 + αX1    we only have displacement in direction 1 α > 0

X2 = X2

X3 = X3 ➔   here X2 = 0

Deformation gradient F:

1α0
010
001

Strain tensor calculation

ε = 1/2 [Φ + Φtranspose + ΦtransposeΦ] can be calculated for any magnitude of strain:

  • E₁₁ ➔ stretch of fibers directed along direction 1
  • E₁₂ ➔ change of angle between direction 1 and 2

For normal strain, we neglect ΦtransposeΦ:

ε ➔ ξ - 1/2 [Φ + Φtranspose] second order term

εij = 1/2 (∂ui/∂xj + ∂uj/∂xi)

X and X are quite the same, so we can deviate with respect to x or X; it's the same.

Numerical example

x1 = X1 + αX1 d>0 we only have displacement in direction 1

x2 = X2

x3 = X3 here, ξ2 = 0

Deformation gradient F:

1α0
010
001

Green tensor

Green Tensor E:

E = E1 - E = [α01]- [n d 0]...[0 α 0]small strain

Lagrange Strain Tensor E = 1 / 2 (E - I) = 1 / 2[0 α 0] can be neglected because it is small. If α is large, no way we have large strain α2 plays a role.

α2 E22 ➔ no refers to the elongation of those fibers. E44 = 0 ➔ no stretching of fibers along direction α. If we have a biological material with fibers directed in direction Z, they start to play a role when strains are large.

Stress state in large deformations

Now we want to describe the stress state in a material subjected to large deformation before we define the strain rate, which is the derivative of strain components:

σ = ∂U / ∂ε

Elastic energy W(ε) gives us the idea of how much energy we put into a material sample when it is subjected to this strain ε

σ = ∂W / ∂ε

ε̇ strain rate ➔ measures time derivative of strain

ξ = 1/2 ( ∂Mi/∂xj + ∂Mj/∂xi )

DD = 1/2 ( L + LT ) where L = ∂Mi/∂xj velocity gradient

Strain rate in small strain problem: D 2D = ( L+LT )

F → EE = ∂x/∂X so F = ∂E/∂t

∂x/∂X = ∂x/∂XE = FEt - (FT Et) - FT E + ET E = 2FT D

EE = 1/2 C

It comes from ξ = 1/2 ( C - I ), we make the deviate = FT D E

We use these results to define the stress. In large strain problems, we have more than one definition of stress.

σ̇ - ∂W/∂ξ = σ + ∂W/∂ξ

W : energy rate per unit volume

ρW : energy rate per unit mass

x   x mean product that ẇ =                 gives a scalar as result

ρ  ẇ = ρ  ẇ = σu  Du

When we define w(ξ), we need also to define ẇ̇ and then ρ ẇ

From energy considerations, we give other definitions:

ρo is density in current configurations. Now we define ρ in the initial configuration as ρo

ρo   ẇ = ρo     -  ρo  ẇ = ρo     :  D ρ     = ρo    ρ  =  ρ o  ρ = ρ = ρo = ρo =  ∶o  ρ o = 0op= dmso ρ ẇ = σ : D : ρ     - σ : D :σ    ρ   σI = I

σ Cauchy stress   Kirchhoff Strain Tensor

First Piola-Kirchhoff stress tensor

T oi&suppro;&o;m is a non symmetric stress tensor  model for this reason modal for this reason F ⊃ energy based definition of stress

Anteprima
Vedrai una selezione di 22 pagine su 101
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 1 Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 2
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 6
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 11
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 16
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 21
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 26
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 31
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 36
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 41
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 46
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 51
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 56
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 61
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 66
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 71
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 76
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 81
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 86
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 91
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 96
Anteprima di 22 pagg. su 101.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Mechanics of biological structures (seconda parte) - Prof. Vena Pag. 101
1 su 101
D/illustrazione/soddisfatti o rimborsati
Acquista con carta o PayPal
Scarica i documenti tutte le volte che vuoi
Dettagli
SSD
Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/34 Bioingegneria industriale

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Ing_bio di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Mechanics of Biological Structures e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano o del prof Vena Pasquale.
Appunti correlati Invia appunti e guadagna

Domande e risposte

Hai bisogno di aiuto?
Chiedi alla community