Ról Mhoirfeolaíocht Lacunar Chnámh a Leithlisiú ar Bhriste Statach Agus Tuirse Dul Chun Cinn Trí Insamhaltaí Uimhriúla Cuid 1

Teibí:Faoi láthair, tá tosú an damáiste cnámh agus idirghníomhú scoilteanna leis an micrea-ailtireacht máguaird fós ina mboscaí dubha. Leis an spreagadh chun aghaidh a thabhairt ar an tsaincheist seo, díríonn ár dtaighde ar aonrú a dhéanamh ar éifeachtaí moirfeolaíocha agus densitometric lacunar ar dhul chun cinn crack faoi choinníollacha lódála statacha agus timthriallacha araon trí mhúnlaí eiliminte críochta leathnaithe statacha (XFEM) agus anailísí tuirse a chur i bhfeidhm. Déantar éifeacht na n-athruithe paiteolaíocha lacunar ar thionscnamh agus ar dhul chun cinn damáiste a mheas; Léiríonn na torthaí go laghdaíonn dlús lacunar ard go mór neart meicniúil na n-eiseamal, agus mar thoradh air sin is é an paraiméadar is mó tionchair i measc na cinn a ndearnadh staidéar orthu. Tá éifeacht níos ísle ag méid Lacunar ar neart meicniúil, agus é a laghdú 2%. Ina theannta sin, tá ról lárnach ag ailínithe lacunar sonracha maidir le cosán na scoilte a chlaonadh, rud a chuireann moill ar a dhul chun cinn. D’fhéadfadh sé seo roinnt solais a chaitheamh ar mheastóireacht a dhéanamh ar éifeachtaí athruithe laga ar éabhlóid briste i láthair na bpaiteolaíochtaí.

Is féidir le Cistanche feidhmiú mar fheabhsaitheoir frith-tuirse agus stamina, agus léirigh staidéir thurgnaimh go bhféadfadh decoction Cistanche tubulosa cosaint éifeachtach a dhéanamh ar na heipitocytes ae agus na cealla endothelial damáiste i lucha snámha meáchain, an abairt NOS3 a rialú, agus glycogen hepatic a chur chun cinn. sintéis, rud a fheidhmíonn éifeachtúlacht frith-tuirse. D'fhéadfadh sliocht Cistanche tubulosa atá saibhir i glycoside phenylethanoid laghdú suntasach a dhéanamh ar na leibhéil creatine serum kinase, lactate dehydrogenase, agus lactate, agus na leibhéil haemaglóibin (HB) agus glúcóis i lucha ICR a mhéadú, agus d'fhéadfadh sé seo ról frith-tuirse a imirt trí laghdú ar an damáiste muscle. agus moill a chur ar an saibhriú aigéid lachtaigh le haghaidh stórála fuinnimh i lucha. Chuir Táibléad Comhdhúile Cistanche Tubulosa go mór leis an am snámha meáchain, mhéadaigh sé an cúlchiste glycogen hepatic, agus laghdaigh sé leibhéal úiré serum tar éis a fheidhmiú i lucha, rud a léirigh a éifeacht frith-tuirse. Is féidir leis an decoction de Cistanchis feabhas a chur ar seasmhachta agus dlús a chur le deireadh a chur le tuirse i lucha a fheidhmiú, agus is féidir a laghdú freisin ar an ingearchló serum creatine kinase tar éis a fheidhmiú ualach agus a choinneáil ar an ultrastructure muscle cnámharlaigh na lucha gnáth tar éis a fheidhmiú, rud a léiríonn go bhfuil na héifeachtaí. de neart coirp agus frith-tuirse a fheabhsú. Chuir Cistanchis go suntasach freisin le ham marthanais lucha nitrít-nimh agus chuir sé leis an lamháltas i gcoinne hypoxia agus tuirse.

Cliceáil ar tuirseach an t-am ar fad

 【Le haghaidh tuilleadh eolais:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

Eochairfhocail:damáiste cnámh; deilbhíocht lacunar; XFEM; anailís tuirse; tionscnamh briste

1. Réamhrá

Léiríonn tuar agus cosc ​​briste cnámh dúshláin lárnacha a gcaithfear aghaidh a thabhairt orthu go gníomhach i sochaí scothaosta, áit a bhfuil méadú suntasach ar an dul in aois chnámharlaigh agus ar ghalair cnámh géiniteacha agus meitibileach [1,2]. Mar thoradh ar na fachtóirí comhthráthacha seo go léir déantar an riosca briste a dhianú, rud a chuireann isteach go mór ar shláine meicniúil cnámh [3]. Tá ábharthacht shóisialta agus chliniciúil na saincheiste luaite in éineacht le castacht bhreise atá nasctha go dlúth leis an struchtúr cnámh ordlathach, rud a chiallaíonn go bhfuil tréithe struchtúracha scoite ann a bhfuil difríocht acu ar scálaí faid éagsúla.

Ba mhór an chabhair é cur i bhfeidhm cur chuige meicníochta briste innealtóireachta agus dífhoirmiú cnámh macra agus mesoscale á shoiléiriú [4-6], ag eachtarshuíomh caidrimh chainníochtúla idir déine agus síneadh crack (R-cuair) [7,8]. Mar sin féin, cé go bhfuil sé ar scálaí níos mó, tá sineirgíocht uirlisí diagnóiseacha cliniciúla agus cur chuige innealtóireachta [9] in ann faisnéis chainníochtúil agus cháilíochtúil ar shaintréithe cnámh a sholáthar, faoi láthair, níl ach réamh-straitéisí agus is minic nach bhfuil bailíochtaithe ar fáil chun anailís a dhéanamh ar damáiste cnámh ag an micreascála [2,10–12].

Ag an micreascála, tá osteocytes a dhéanann próisis athmhúnlaithe cnámh leabaithe i líonra dlúth de phóiréisí ellipsoidal, ie, lacunae, a bhfuil nascacht, cruth, dlús, méid agus treoshuíomh éagsúil le linn aosaithe, agus i láthair paiteolaíochtaí cnámh. [13–15]. Mar shampla, i ngalar forleathan osteopenia (OP), arb é is sainairíonna é caillteanas i ndlús mianraí cnámh, léiríonn lacunae méid mór agus cruth cruinn agus is gnách go mbíonn siad ailínithe maidir leis an ualach a fheidhmítear go seachtrach. Tá treocht eile le feiceáil in osteopetrosis (PET), ar a dtugtar galar cnámh marmair freisin, rud a chothaíonn méadú ar dhlús mianraí cnámh agus a athraíonn micrea-mhoirfeolaíocht cnámh, rud a fhágann go bhfuil lacunae cruinne níos lú, socraithe go randamach sa spás tríthoiseach. Maidir le tras-ghaolmhaireacht lacunae-craos, sa tírdhreach taighde iarbhír, is cosúil go n-imríonn lacunae ról meicniúil antithetical, a dhéanann difear do neart agus do chruas an chnámh araon. Ar thaobh amháin, is ionann lacunae agus suíomhanna dianaithe struis agus brú, le brú meánach áitiúil 1.5-4.5 níos airde ná an brú iargúlta a chuirtear i bhfeidhm ar an bhfíochán máguaird [16-18]. Ar an láimh eile, ag smaoineamh gur ábhar damáiste-fhulangach é cnámh, is féidir le lacunae imeacht ón gcosán crack, rud a chuireann moill ar dhul chun cinn damáiste.

Chun solas a chur ar an bhfeiniméan íogair meicneolaíoch seo, is fearr úsáid a bhaint as ard-uirlisí ríomhaireachtúla ná feachtais fhorleathana turgnamhacha ar shamplaí daonna nó ainmhithe, de réir an phrionsabail 3R, a mholann turgnaimh ainmhithe a athsholáthar, a laghdú agus a mhionchoigeartú i bhfabhar tástálacha ar. dramhaíl mháinliachta agus ar aghaidh i múnlaí silico [19,20].

Sa chás seo, feictear samhlacha d’eilimintí críochta sínte (XFEM) mar uirlisí gealltanais dá gcumas déileáil le fadhbanna neamhleanúnacha, amhail tionscnamh agus iomadú scoilteanna, gan gá leis an mogalra a athoiriúnú leis an neamhleanúnachas ag gach breisiú den anailís, i.e. a tharlaíonn le modhanna traidisiúnta difríochta críochta. Go deimhin, d’fhéadfaí modhanna eiliminte críochta clasaiceacha a úsáid chun athruithe strus-bhrú a mheas mar gheall ar neamhleanúnachas sa deireadh amhail gnéithe cnámha micreascála [13], ach easpa meastóireachta ar fheiniméin dul chun cinn crack. I dtaca leis seo, rinne roinnt údair [21,22] comparáid idir dhá theicníc samhaltú XFEM, ie, Samhaltú Crios Comhtháthaithe (CZM) agus Meicnic Briste Leaisteacha Líneach (LEFM) a úsáidtear chun anailís a dhéanamh ar an gcosán crack ar fud an struchtúir cortical osteon. Tuairiscítear go bhfuil torthaí inchomparáide á dtáirgeadh ag CZM, a úsáideann dlí deighilte tarraingthe chun cur síos a dhéanamh ar an meath ar na heilimintí de réir a chéile, maidir le LEFM, a bhaineann leas as Teicnící Dúnadh Crack Fíorúla (VCCT) chun iomadú crack a shamhaltú. Chun déileáil le héifeachtaí póirsí meso- agus micreascála agus a n-idirghníomhaíocht le scoilteanna, cuireadh samhlacha déthoiseacha (2D) agus tríthoiseacha (3D) i bhfeidhm. Maidir leis na samhlacha 2D XFEM, tá suim mhór dírithe ar anailís a dhéanamh ar mheicníocht il-toughening an mhicreastruchtúr osteogenic agus staidéar a dhéanamh ar shocruithe lacunar [23,24]. Múnlaítear folús lacunar mar chiorcail nó éilipsí, agus cuirtear scoilteanna isteach a priori sa tsamhail ríomhaireachtúil.

Sáraítear go páirteach na teorainneacha soiléire a eascraíonn as simpliú crutha agus dul chun cinn crack 2D trí iarrachtaí le déanaí i samhaltú 3D XFEM ar iomadú scoilteanna cnámh, chun éabhlóid spásúil an damáiste a ghabháil. Mar sin féin, tá na cineálacha cur chuige seo teoranta don mhacra-scála, áit a ndéantar faillí iomlán ar éifeachtaí póirsí a ndéantar plé láidir orthu [25,26].

Sa chomhthéacs seo, tá sé mar aidhm ag an obair atá ann faoi láthair na srianta pléite a shárú i simplithe cruth bearradh cnámh, éabhlóid crack déthoiseach, agus láithreacha tionscnaimh crack réamhshainithe trí mhoirfeolaíochtaí laga daonna a leithlisiú chun a dtionchar ar dhul chun cinn briste statach agus tuirse a shoiléiriú. Tá an cuspóir atá le hanailís a dhéanamh ar chásanna statacha agus timthriallacha araon nasctha go díreach le seasamh agus céim luascadh na gait daonna, rud a d'fhéadfadh tionchar a bheith aige, mar shampla, ar dhiúscairt lacunar na géaga níos ísle [27,28]. Go deimhin, déantar imscrúdú ar leithligh ar éifeachtaí dlús lacunar, ailíniú, agus méid chun paraiméadair ríthábhachtacha a eachtarshuíomh maidir le dul chun cinn crack faoin dá choinníoll luchtaithe. Go sonrach, tá gnéithe morpho-densitometric lacunar scoite amach ón gcomhthéacs cnámh, agus déantar staidéar uimhriúil ar a n-éifeachtaí ar thionscnamh agus ar dhul chun cinn damáiste in eiseamail ciúbach AISI316L. Fágfaidh sé seo go mbeidh fianaise ann go dtarlóidh patrúin níos déine agus lagaithe sa deireadh go neamhspleách ón rogha ábhar agus atá nasctha go díreach leis an leagan amach agus an cruth pore.

2. Ábhair agus Modhanna

2.1. Dearadh Eiseamail

Breithníodh sé eiseamal ciúbach ina raibh folús cosúil le locha sa saothar seo. Dearadh céimseataí agus dáiltí Lacunar bunaithe ar bhreathnuithe i gcnámha paiteolaíocha daonna, mar a shonraítear in van Hove et al. [29]. Is éard atá in ainmníocht na n-eiseamal seo a leanas (Fíor 1a): OP nó PET a thagraíonn, faoi seach, do struchtúr osteopenic-spreagtha agus struchtúr spreagtha osteopetrosis. Tagraíonn an uimhir "2" i ndiaidh na lipéid sin d'athrú ar an dlús bearrtha; aithníonn na litreacha "na" (gan a bheith ailínithe) athrú ar an treoshuíomh lag, ie, mí-ailíniú. Leis na dearaí seo, is féidir anailís a dhéanamh ar éifeachtaí paraiméadair lacunar moirfeolaíocha agus densitometric araon ar thionscnamh agus ar dhul chun cinn crack; thairis sin, meastar gur fachtóirí suntasacha iad dlús, méid, agus ailíniú/treoshuíomh maidir leis an ualach a fheidhmítear chun iomadú scoilteanna a athrú.

Rinneadh anailís uimhriúil ar na heiseamail deartha (féach Fíor 1a) d'fhad taoibh 8 mm faoi choinníollacha luchtaithe statacha agus tuirse. Moladh deighilt bhréige i bplánaí do gach eiseamal chun dul ar aghaidh leis an uimhriú laga tar éis ord bun barr do gach fo-réigiún sainaitheanta (Fíor 1b).

Tar éis réadú múnla agus anailís íogaireachta mogaill, glacadh le mogalra fillte crapadh d'eilimintí leanúntas C3D8R-3D, le comhtháthú laghdaithe agus sainmhéid 0.14 agus 0.16 mm, i Hypermesh 2{{ 9}}19 bogearraí. Is é OP2 an t-aon chéimseata mogallaithe le 0.16 mm eilimintí mar gheall ar an líon íseal neamhleanúnachais lacunar a cheadaíonn méideanna eilimint níos garbh. Tá an méid mogaill nasctha go contrártha leis na costais ríomhaireachtúla; go deimhin, laghdaítear na costais ríomha má mhéadaítear méid na heiliminte. Tagann sé seo, áfach, le laghdú ar chruinneas na dtorthaí. Inár gcás sonrach, is ionann an rogha méid mogaill 0.14–0.16 mm agus an comhréiteach is fearr. Go deimhin, má dhéanaimid comparáid idir na torthaí a fuarthas le méid mogaill 0.12 mm, níl méadú suntasach tagtha ar ár méadú ar mhéid mogaill suas go dtí 0.16 mm toisc go bhfuil an difríocht tuairiscithe idir na luachanna rialaithe aschuir roghnaithe ( fórsaí frithghníomhaithe) thart ar 0.5%, atá fíor-neamhbhríoch. Ba é an luach Seacaibíteach íosta ná 0.8 do gach samhail. Seachnaíodh luach Seacóbach de 1 ós rud é go bhfuil baol ann go n-athródh discretization iomlán le heilimintí ciúb-chruthach an iomarca cruinniúlacht bunaidh na lacunae sna céimseata: meastar go bhfuil seacóbach de 0.8 ina chomhréiteach maith idir cruth eiliminte agus dílseacht ar na céimseataí bunaidh.

2.2. Anailís Statach XFEM

Is straitéis chumhachtach í an uirlis XFEM glactha a cuireadh i bhfeidhm i mbogearraí Abaqus 2019 (Abaqus CAE, Dassault Systèmes, an Fhrainc, 2019) chun staidéar a dhéanamh ar theacht agus ar iomadú scoilteadh na faidhbe leathstatach reatha. Teoiricithe i 1999 [30] agus bunaithe ar chríochdheighilt na maoine aontacht [31], is síneadh é ar an FEM traidisiúnta trí na heilimintí a shaibhriú le céimeanna breise saoirse (DOFanna), mar a thuairiscítear i gCoinbhinsiún (1). Tagraíonn gach aguisín Cothromóid (1) do ranníocaíocht dhifriúil: baineann an chéad cheann le réimse caighdeánach díláithrithe FEM; tá an dara ceann nasctha leis an saibhriú mar gheall ar an eilimint gearrtha ag neamhleanúnachas; agus is ionann an tríú ceann agus an saibhriú ag barr an crack. Is é u an maitrís díláithrithe iomlán, is é Ni an fheidhm chruth, is é UI an díláithriú nódúil, agus is é H(x) an fheidhm atá cosúil le céim Heaviside. Níl na nóid go léir i réigiún saibhrithe sainithe saibhrithe ag DOFanna breise; ní bhíonn ach na nóid faoi seach ag na heilimintí roinnte ar uathúlacht (ai agus bi, i gcothromóid (1)). Tagraíonn an téarma B d'fheidhmeanna leaisteacha-asimpótacha crack-deireadh a chuireann síos ar an bhféadann crack.

Ghlacamar anseo cur chuige CZM [32,33] chun staidéar a dhéanamh ar éabhlóid crack. Tá sé bunaithe ar an smaoineamh go sroichtear briste iomlán trí scaradh comhleanúnach idir an dá chomhéadan crack i gcrios teoranta, beag chun tosaigh ar bharr na scoilte. Sa chás seo, tá Hillerborg et al. [34] mhol sé straitéis chun spleáchas mogaill na faidhbe a mhaolú trí bhreithniú a dhéanamh ar fhreagra díláithrithe strus tar éis tionscanta damáiste. Meastar go bhfuil uathúlacht an bharr crack neamhfhisiciúil, agus níl an dáileadh struis sa chrios próisis anaithnid agus ní féidir é a thomhas go ginearálta. Mar sin, níl an strus ag brath ar an bhfad ón mbarr crack, ach tá baint aige le hoscailt bhréige (díláithriú-u). Ní bhreithneofar, mar sin, sa tríú aguisín a bhaineann le téarmaí saibhrithe an éadan scoilte a rialaíonn an chothromóid nódúil atá beartaithe. Is é freagairt bhunaidh na n-eilimintí ar dhamáiste ná dlí tarraingthe-scaradh (TSL) a éilíonn strus tairsí tionscanta agus paraiméadar éabhlóid damáiste [35] i bhfoirm díláithrithe tráth teip (DAF, u(f)) nó (comhtháite). fuinneamh briste (Γ).

Chun tarlú damáiste sna céimseataí a chuirtear i láthair i bhFíor 1 a shoiléiriú, shainmhíomar anailís statach XFEM; soláthraítear an sainmhíniú ábhartha trí iompar líneach-leaisteacha a ghlacadh. Don staidéar seo, ós rud é go raibh sé mar aidhm againn gnéithe morpho-densitometric lacunar a leithlisiú ón gcomhthéacs cnámh bunaidh, mheasamar tréithe ábhair AISI 316L; go deimhin, glactar leis an cruach dhosmálta seo i staidéar comhthreomhar leanúnach ar inphriontáilteacht trí chomhleá leaba púdar léasair de na céimseataí a thuairiscítear. Tá an rogha shonrach AISI 316L nasctha go díreach lena ghlacadh forleathan i dtáirgeadh ionchlannáin agus feistí bithleighis. Le haghaidh anailísí statacha XFEM, socraíodh modulus Young (E) go 156,360 MPa, comhfhreagraíonn an neart teanntachta deiridh (UTS) do 605 MPa, agus comhfhreagraíonn an brú ag briseadh 34.7%. Breathnaítear ar chóimheas Poisson de 0.3 [36]. Tá staidéir sa todhchaí beartaithe chun éifeachtaí cuas lacunar in ábhair bhithleighis eile, amhail tíotáiniam, a dhoimhniú.

Éilíonn TSL paraiméadair damáiste a shainiú sa mhúnla ábhartha i dtéarmaí tionscnamh agus éabhlóid an damáiste. Mar sin, d'úsáideamar critéar um thionscnamh damáiste bunaithe ar strus arna shainiú ag an bpríomhstrus uasta (MAXPS). Ceadaíonn an critéar seo iomadú crack trasna na n-eilimintí ar bhealach a bhraitheann ar réiteach: tarlaíonn iomadú crack go hingearach leis an strus uasta príomhoide, agus ceadaíonn an neamhleanúnachas an crack eitleán agus treo a athrú le linn iomadú. Dá bhrí sin, níl an fás cosán crack réamhshainithe feadh treo réamhroghnaithe [37-39]. Tá anailís eilimint chríochnaithe i láthair na n-eilimintí leanúntas bunaithe ar an ráiteas oibre fíorúil a mheasann Cauchy "fíor" strus; dá bhrí sin, déantar luach UTS innealtóireachta a thiontú go luach UTS "fíor" [39] atá fostaithe mar MAXPS, ie, 756 MPa inár gcás. Is é 0.1 an lamháltas íosta a bhaineann le cruinneas luach tionscnaimh damáiste don anailís uimhriúil a dhéantar, agus is é 0.2 an t-uasmhéid; d'fhéadfadh insamhaltaí coinbhéirseacha gan aon iomadú crack a bheith mar thoradh ar lamháltais faoi bhun an luacha seo.

Maidir le héabhlóid an damáiste, ghlacamar le simpliú breithniú a dhéanamh ar dhlí líneach idirscartha tarraingthe. D'oibrigh roinnt staidéar ar shamhaltú tarraingt-scaradh [40,41], mar an ceann a mhol Tvergaard agus Hutchinson [42] a oireann is fearr do chuair struis-straoise leaisteaplaisteacha. Deimhníodh, áfach, fiú má tá an t-ábhar roghnaithe insínte, gur féidir múnla TSL a úsáidtear go hiondúil chun cliseadh brittle a shamhaltú gan tionscnamh agus iomadú crack a athrú go mór [42–44]. Déantar díghrádú líneach ar mhaitrís stiffness TLS a dhíláithriú tríd an luach atá leagtha síos don díláithriú tráth teip (DAF), atá ag brath ar mhogalra. Tá dlúthbhaint aige leis an bhfuinneamh briste comhtháite Γ(c). Go hiondúil meastar gur comhfhogasú maith é ár hipitéis maidir le breithniú a dhéanamh ar Γ(c) atá comhionann leis an bhfuinneamh briste G(c) arna ríomh mar an t-achar faoin bhfíor-chuar struis-bhrú. Mar sin féin, tá roinnt neamhchinnteachta ann maidir leis an mbealach cruinn chun an paraiméadar éabhlóid damáiste laistigh de thimpeallacht XFEM-TSL a mheas. Go deimhin, moltar [35] freisin Γ(c) a ríomh trí chothromóid (2), áit a dtagraíonn L do shainfhad dúile agus tugtar isteach é chun an t-am ríomhaireachtúil a laghdú, agus tagraíonn ε(n) don bhrú ag tosú an necking.

Tá sé an-chasta luach beacht an fhuinnimh briste a shainiú, mar a léirítear i Roinn 3.1 na dTorthaí, le húsáid in anailísí XFEM ar shocruithe póiriúla; léiríonn saothar le déanaí [37] conas a d'fhéadfaí raon áirithe fuinnimh briste a oiriúnú chun éabhlóid briste a insamhail. Glacadh le dhá luach éagsúla anseo, ceann a fuarthas trí bhreithniú a dhéanamh ar an limistéar iomlán faoin bhfíor-chuar brú-strus (fuinneamh ard briste) agus luach amháin a ndearnadh meastóireacht air trí bhreithniú a dhéanamh ar an limistéar faoin réigiún muineál (fuinneamh briste íseal). Is iad na sonraí ionchuir don DAF ná 0.0668–0.0217 mm do na samhlacha mogallacha 0.14 mm agus 0 .0764–0.0247 mm do na samhlacha mogallacha 0.16 mm. Ós rud é gur cheart go mbeadh MAXPS agus UTS ag an am céanna agus go gcomhfhreagróidh siad don luach brú céanna, don fheachtas uimhriúil measta ar gheoiméadrachtaí leabaithe lacunar, is iomchuí fuinneamh briste íseal a úsáid a bhaineann leis an réigiún necking amháin (féach Ábhar Forlíontach); áfach, d'fhéadfaí roinnt calabruithe fuinnimh briste comhleanúnach agus oiriúnaithe a chur san áireamh agus saintréithe geoiméadracha na bpóireanna á n-athrú.

Maidir leis na paraiméadair chóineasaithe, dhíríomar go príomha ar rialtacht slaodach [25,45-49], socraithe go 10−5, agus ar chobhsú uathoibríoch. Socraíodh go raibh an dara ceann seo oiriúnaitheach, le fachtóir maolaithe bunaithe ar an gcodán fuinnimh scaipthe; socraíodh an codán fuinnimh scaipthe tosaigh agus a lamháltas cruinnis mar réamhshocrú, ie, 2 × 10−4 agus 0.5, faoi seach. Rinneadh comparáidí iar-anailíse chun a mheas an bhfuil tionchar mór ag na paraiméadair shaorga seo ar na insamhaltaí. Go sonrach, rinneamar seiceáil nach raibh na cóimheasa idir fuinneamh slaodach scaipthe (ALLVD) agus fuinneamh brú in-aisghabhála (ALLSE) agus fuinneamh arna scaipeadh ag taiseadh slaodach (ALLSD) go dtí an fuinneamh brú iomlán (ALLIE) níos airde ná 2% le linn na hanailíse.

Ba cheart aird a dhíriú ar choinníollacha teorann cearta, fearann ​​crack, agus aschuir a shainiú. Léiríonn Fíor 2 conas a roghnaítear na coinníollacha teorann (Fíor 2a) agus an fearann ​​crack (Fíor 2b) le haghaidh anailíse statach. Tarlaíonn tarraingt díláithrithe-rialaithe trí rampa líneach a leanann na hincrimintí ama uathoibríocha, a bhfuil a luach deiridh socraithe go dtí 0.5 mm. Chun dul chun cinn damáiste sna torthaí a urramú go héifeachtach, ní mór athróga damáiste a shainiú mar aschuir na hanailíse. Go sonrach, is táscaire í an athróg STATUSXFEM ar an gcaillteanas comhleanúnach maoine in eilimint, ag glacadh leis na luachanna sa raon ó náid go 1, ie, ó gan aon chaillteanas (STATUSXFEM=0) go teip iomlán na heiliminte (STATUSXFEM {{). 8}} díghrádú stiffness comhtháite). Tagraíonn na luachanna go léir eatarthu d'eilimint a ndearnadh damáiste di go páirteach.

Sa chéim dheireanach den iar-phróiseáil aschuir, glacadh le algartam aitheantóra datha i MATLAB chun céatadán na n-eilimintí briste go hiomlán/páirteach a mheas, ie, STATUSXFEM=1, i ngach samhail.

2.3. Anailís Tuirse

Fostaíodh bogearraí FeSafe 2019 (SIMULIA, Dassault Systèmes, an Fhrainc, 2019) chun staidéar a dhéanamh ar iompar tuirse na gcéimseata thuasluaite go léir agus iad faoi réir ualaí timthriallacha. Ba é an sprioc ná tásc neamhspleách a fháil ar na bearnaí is tábhachtaí trí bhreathnú ar líon na dtimthriallta a theastaíonn chun scoilteanna a núicléachadh. Mar sin, rinneadh ionsamhlúcháin tuirse trí úsáid a bhaint as an algartam brú-bhunaithe Brown–Miller atá tipiciúil d’ábhair insínte. Soláthraíonn ionsamhlúcháin atá bunaithe ar bhrú líon iomlán na dtimthriallta is gá chun iomadú scoilteanna a thionscnamh ag gach pointe áirithe san eiseamal. Maidir le coinníollacha teorann agus tréithe luchtaithe, bhí eiseamail faoi réir ualach tarraingthe teanntachta sinusoidal uniaxial a cuireadh i bhfeidhm ar an dromchla taobh. Socraíodh an cóimheas strus comhionann le 0.1, bhí an scála (strus malartach) ag freagairt do 148 MPa, agus ba é 180 MPa an fritháireamh (strus meánach). Roghnaíodh na luachanna seo ag cur san áireamh iompar tuirse an ábhair roghnaithe [50]. Níor sainíodh aon láithreán tionscnaimh crack réamhshainithe. Measadh go raibh an t-ábhar isotrópach, go sonrach toisc gur mhaith linn gnéithe cosúil le lacunar a leithlisiú agus a n-éifeacht a mheas i láthair tuirse in ábhar atá go hiomlán difriúil ó chnámh.

3. Torthaí

3.1. Éifeachtaí Paraiméadair Éabhlúcháin Damáiste ar Thionscnamh Crack

Mar chroíphointe tosaigh, rinneamar seiceáil ar éifeachtaí na bparaiméadar éabhlóide damáiste éagsúil ar neart statach na gcéimseataí leabaithe lacuna. Ós rud é nach féidir aon difríochtaí móra a thuiscint maidir le cad a bhaineann le patrúin damáiste, dhíríomar go príomha ar fhórsa (.i. fórsa imoibrithe) – cuair díláithrithe agus cuair tarraingthe-scartha. Tá sé casta go háirithe luach beacht an fhuinnimh briste a shainiú a úsáidfear in anailísí XFEM ar shocruithe póiriúla; léiríonn saothar le déanaí [37] conas a d'fhéadfaí fiú raon áirithe d'fhuinneamh briste a oiriúnú chun éabhlóid briste a insamhail.

Mar a aibhsítear i bhFíor 3, léiríonn na haschuir a bhaineann leis an anailís le DAF níos ísle, go ginearálta, treocht mhéadaitheach de bhuaicfhórsaí agus póiriúlacht na céimseata á mhéadú. Tuairiscítear i dTábla S1 sna Ábhair Fhorlíontacha an díláithriú comhfhreagrach i gcóngaracht na mbuaicphointí fórsa imoibrithe a bhaineann leis na insamhaltaí a rinneadh le DAF níos ísle.

Tá buaicphointí cuar ardfhuinnimh i láthair ag an luach díláithrithe céanna; is toradh neamhréadúil é seo do mhúnlaí ina bhfuil difríochtaí suntasacha i ndlús agus treoshuíomh bearrtha. Ar an láimh eile, léiríonn cuair ísealfhuinnimh idirdhealú níos soiléire idir suíomhanna buaic na geoiméadrachta éagsúla, rud is dócha a bheith níos cruinne.

Maidir le cuair tarraingthe-deighilte, thuairiscigh muid cuair TSL le haghaidh eilimintí a bhfuil neamhleanúnachas iomlán acu (.i. STATUSXFEM=0). I bhFíor 4 taispeántar comparáid idir dhá chuar TSL agus an fíorchuar turgnamhach struis-bhrú. Chun na fíorluachanna brú a fháil do na cuair deighilte tarraingthe, roinneadh an díláithriú ar shainfhad na dúile do gach samhail.

Nuair a dhéantar comparáid idir graif TSL a fhaightear ó dhá ghné go hiomlán briste a bhaineann le samhlacha fuinnimh briste éagsúla, athraíonn cruth foriomlán na gcuar go mór. Buaileann an cuar TSL íseal-fhuinnimh go cáilíochtúil an crios teip níos cruinne ná an cuar ardfhuinnimh. Go deimhin, mar atá sa chuar fíor-strus, titeann an cuar ísealfhuinnimh go géar tar éis an MAXPS (Fíor 4) a bhaint amach. Ní mór a thabhairt faoi deara nach féidir réigiúin tosaigh na gcuar a chur i gcomparáid ós rud é go sainmhínítear TSL mar líneach; mar sin bainfear amach an príomhluach struis trí rampa líneach in ionad ceann "traipeasóideach". Ar an láimh eile, sroicheann an cuar ísealfhuinnimh luach brú atá 30% níos airde ná an DAF teoiriciúil de 0.0217 (0.0247 do OP2), agus sroicheann an cuar ardfhuinnimh go cruinn an DAF a fhorchur. Mar sin féin, is dócha gur féidir an míchruinneas seo a mhíniú leis an lamháltas a fhorchuirtear, atá freagrach freisin as méadú 10-15% ar bhuaicphointí cuar TSL ardfhuinnimh agus ísealfhuinnimh maidir leis an MAXPS de 756 MPa.

Ós rud é gur cheart go mbeadh MAXPS agus UTS ag an am céanna agus go gcomhfhreagróidh siad don luach brú céanna, is féidir a thabhairt i gcrích maidir leis an bhfeachtas uimhriúil measta ar gheoiméadrachtaí leabaithe lacunar, gur iomchuí fuinneamh briste íseal a bhaineann leis an réigiún muineálaithe amháin a úsáid; áfach, d'fhéadfaí roinnt calabruithe fuinnimh briste comhleanúnach agus oiriúnaithe a chur san áireamh agus saintréithe geoiméadracha na bpóireanna á n-athrú.

3.2. Anailís Statach XFEM ar Chéimseataí Leabaithe Lacuna

Chun tréithe damáiste i ngach eiseamal leabaithe laga a chur i gcomparáid, tuairiscímid aschur léirshamhlaithe do gach catagóir eiseamail d’ionsamhlúcháin ag luachanna DAF níos ísle i bhFíor 5. Taispeántar luachanna STATUSXFEM don incrimint deiridh sa chóineasú, ag ligean do sheiceáil ar chaillteanas airíonna comhtháite na heiliminte. agus, dá bhrí sin, chun patrúin damáiste a mheas.

Ríomhtar céatadán beacht na n-eilimintí briste go hiomlán/páirteach, .i. STATUSXFEM=1, do gach catagóir eiseamail. Baineann na céatadáin seo le dromchlaí sonracha a roghnaíodh i staidéar iar-anailíse. Aithnítear na dromchlaí a bhfuil an líon is airde d’eilimintí briste go hiomlán/páirteach acu, agus leagtar béim ar a n-achar ón dromchla tarraingthe (tá tarraingt sa treo x dearfach i bhFíor 5). Léiríonn eiseamal OP céatadán d'eilimintí teipthe 5.71%, atá suite go príomha 4 mm ar shiúl ón dromchla tarraingthe. Tá torthaí inchomparáide maidir le heilimintí briste le feiceáil in OP2, áit a bhfuil 6.86% d’eilimintí dearga suite fad 2.3 mm ón dromchla tarraingthe. Déantar damáiste páirteach do na heilimintí neamh-dearg go léir, agus tá a gcéatadán gaolmhar faoi bhun 30% (dath gorm dorcha). Maidir leis an gcatagóir PET, aithníodh go raibh 11.04% d’eilimintí teipthe 4 mm ar shiúl ón dromchla tarraingthe, ach rinneadh damáiste pháirteach do 30% d’eilimintí neamhdhearga. Tá gnéithe ríthábhachtacha níos airde le feiceáil in eiseamail PETna agus PET2na (40% agus 42.05%, faoi seach), le céatadán d'eilimintí damáiste a fhreagraíonn do 25% agus 40%. Aithníodh dhá phlána ríthábhachtacha i PET2 le heilimintí briste 2.42% agus 5.62% suite ar achair 4 mm agus 2.8 mm ón dromchla tarraingthe, faoi seach. Maidir le PET2, tá thart ar 33% ar na heilimintí damáiste.

Ina theannta sin, sainaithnítear i dTábla S2 sna hÁbhair Fhorlíontacha, do gach catagóir eiseamail, bearnaí ar láithreáin tionscanta damáiste iad.

【Le haghaidh tuilleadh eolais:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】