Mô phỏng số tính chất cơ học của vật liệu dệt ở cấp độ sợi bằng phương pháp phần tử hữu hạn = Numerical simulation of the mechanical properties of textile materials at the fiber scale using the finite element method

Abstract

Bài báo trình bày một phương pháp tổng quát nhằm mô phỏng cơ học vật liệu dệt ở cấp độ sợi, có xét đến toàn bộ các sợi cấu thành và tương tác tiếp xúc - ma sát giữa chúng. Một chương trình phần tử hữu hạn sử dụng bộ giải ẩn được phát triển để mô hình hóa vải dệt như một hệ các phần tử dầm chịu chuyển vị lớn. Thuật toán phát hiện và xử lý số lượng lớn tiếp xúc được xây dựng theo hướng ổn định và hiệu quả, cho phép mô phỏng các mẫu gồm vài trăm sợi. Cấu hình ban đầu của vải được xác định thông qua mô phỏng quá trình tạo kiểu dệt, cung cấp thông tin về quỹ đạo sợi và hình dạng tiết diện bó sợi. Các trường hợp tải khác nhau được áp dụng nhằm đánh giá ứng xử cơ học của vật liệu; kết quả trên mẫu vải phủ được sử dụng để minh chứng cho phương pháp đề xuất.